技术
1 引言
自动发电控制（AGC）系统是一个涉及面广、技术难度大的闭环控制系统。要提高其运行水平，既涉及到AGC控制软件、通信系统、机组自动控制系统、机组一次设备等技术问题，也与电网调度的计划、运行、维护人员之间的协调配合及管理有关。AGC在我国电力系统已投运多年，实现了实时在线闭环控制并取得了一些实效，但由于各个电网负荷性质不同和机组类型构成不同，AGC在各电网中的运行效果及体会也不尽相同。由于水、火电机组在负荷响应特性上存在着较大差异，火电机组的能量产生和转换过程环节多而复杂，且存在较大迟延，致使控制火电机组自动发电有较大的技术难度和管理难度。本文结合山东电网AGC系统的实际运行体会，探讨了有关火电机组控制的问题。自动发电控制系统框图如图1所示。
2 电网功率调整的协调
功率调整是电网运行的基本任务之一，通常包括一次功率调整、二次功率调整和三次功率调整。三次功率调整承担电网负荷中变化幅度大、周期长的成分，这部分负荷与工农业生产、人们的日常生活规律、社会事件、气象等因素相关，其变化轨迹通常由短期负荷预测提供；二次功率调整承担负荷中的分钟级周期分量，这部分负荷的变化幅度相对不大、随机性较强，短期负荷预测难以对其作出较准确的预测；一次功率调整承担负荷中的秒到分钟级周期分量，这部分负荷的变化幅度少、随机性最强。
三次功率调整主要靠非AGC机组的计划出力和AGC机组的基值出力完成；一次功率调整由机组的一次调频功能完成，它采用反映电网频率变化的转速差值产生控制信号，直接调整机组的DEH，有较快的调节速度；二次功率调整则由AGC系统负责。由此可见，AGC系统只是电网功率调整中的一个组成部分，在电网实际运行中，必须协调好功率调整的三种方式。如果电网中没有一次功率调整功能，或投入不够，将不利于电网频率稳定，而且会增加AGC的调节负担；如三次功率调整准确度较低，势必造成较大的功率偏差；如这些偏差全部转嫁到由二次功率调整即AGC系统上， 则将会大大地增加二次功率调整的频度和幅度，明显降低控制效果。如偏差继续增大超出AGC的调整能力，它将失去功率调整的作用。
因此，在开展电网自动发电控制工作的同时，要协调好其他两方面的工作。如尽可能提高负荷预测的准确度，采用超短期预测滚动修正非AGC机组的计划出力，保证自动发电控制机组有合理的调整空间，加强发电机组的一次调频管理，制定综合的一、二、三次功率调整责任范围和管理措施等，做到功率调整层次清晰，责任明确。
3 AGC机组的组合策略
由于电网利用AGC系统的控制目标不同，它将采用不同的控制方式（如：定频率控制、定交换功率控制、联络线频率偏差控制、带电能差、时差校正的联络线偏差控制等）。但不管采用哪种控制方式，要保证AGC系统有较高的运行质量，必须确保它有合理的功率调整容量和调节速度。
综合考虑电网负荷预测精度、主控制区内的单机最大容量、主控电网与外网的最大交换功率和主控电网负荷变化率等，这两个参数最小值可由下式计算得出
字串6
式中 Preg为自动发电控制系统的功率最小调整容量；Vreg 为自动发电控制系统的功率最小调节速度；slf为电网负荷预测误差均方根值；Pace为电网日平均负荷；Psched为电网计划出力均值；sfluct为计划出力机组功率波动误差均方根值；Plarg eunit为AGC主控区内的单机最大容量；Pinter为AGC主控电网与外网的一个最大功率交换值；Vload为主控电网每分钟负荷变化最大值。
以山东电网为例，电网日平均负荷11GW，最大机组容量600MW，与外网交换功率为0，电网负荷预测误差均方根值为2.5%，电网负荷变化率最大为50MW/min，电网计划出力均值为8.5GW，机组计划功率波动误差均方根值为0.5%。根据式(1)、(2)可计算出电网AGC调整容量不低于1.27GW，电网AGC的调节速度不小于60MW/ min。
事实上，鉴于电网负荷预测误差的单边性，超短期负荷预测跟踪校正及机组计划的在线修正，基于该原则安排的电网AGC 调整容量、调节速度能够适应电网运行控制的需要。
基本要求确定以后，针对AGC机组的组合策略可有多种选择，比如可以选定少数机组承担AGC任务，让更多的机组按照计划发电；可以选定较多机组参入AGC任务，但使其基值不过多地偏离计划值或经济值。由于电网中机组存在新旧程度、容量规模、装备水平的差异，机组控制性能也有一定的差距。实际运行经验表明，在功率调整容量和调节速度能满足需求的前提下，应选择机组数量集合少、控制性能优的机组完成二次功率调整而让其他机组按计划出力运行，可取得较好的效果。因为控制性能差的机组可控性不稳定，如时延过长、功率欠调、功率过调等，让它们参与AGC调整反而会造成整个AGC系统的控制品质变差。
4 AGC调试与运行管理
自动发电控制系统是一个多对象闭环控制系统，每个受控机组都是其中的一个时延控制对象，每个控制对象与中心控制系统的参数匹配直接影响到整个控制系统的性能与品质。因此，机组新投产、大修后或任何导致控制参数变化的情况发生后，对AGC 的当地和远方控制都应进行试验，以保证其参数匹配，使指标满足技术要求。如平均汽机时间常数、锅炉最大贮能容量、积分控制时间常数、最大负荷变化速率、持续负荷变化速率、机组的AGC调整范围、控制指令偏差等。一旦通过试验确定了最佳的控制参数，控制中心、各受控机组均应按核定的AGC技术参数在各自系统中设定，运行中不得单方面修改机组的AGC技术参数。
字串1
众所周知，AGC系统是一个连续运行的实时系统，运行中不可避免地会遇到各种异常情况，如发电厂因设备消缺、运行方式改变不能按规定投入AGC功能、机组AGC功能因故紧急退出、机组因故不能按核定的AGC技术参数运行、机组跟踪远方控制命令的情况变坏等等，这些情况的处理应在运行细则中作出明确的规定，以指导运行人员进行合理的处理，避免对AGC功能造成不必要的冲击。
字串8
5 机组协调控制方式
机组协调控制方式通常有以下几种，即：以汽机跟随为基础的协调控制、以锅炉跟随为基础的协调控制和综合协调控制。以汽机跟随为基础的协调控制运行稳定，但负荷响应速度慢，基本上不适合作AGC机组运行；以锅炉跟随为基础的协调控制，负荷响应速度快，但气压波动大，稳定性差，可以作AGC机组运行；综合协调控制，在负荷响应速度和运行稳定性方面都很好，最适合作AGC调频机组运行，但要求锅炉、汽机都具有良好的控制性能。建议在机组控制系统改造时，应考虑机组采用的控制方式，以适应电网自动发电控制的需要。
为了协调机、炉间对负荷的不同响应能力，控制系统在汽轮机侧设计了负荷指令的延迟环节，目的在于推迟汽轮机调节汽门动作，为锅炉争取储备能量的时间，保证负荷变化后续能量的供给，有利于能量供求平衡和控制稳定。但由于调节汽门延迟打开，不能充分利用锅炉蓄热能力，使负荷响应的纯迟延时间增加，在进行AGC自动控制时，对负荷调节会产生负面影响。反之，如不增加任何迟延，调节汽门会迅速打开，结果会引起参数大幅度波动和调节过程延长，不利于安全和经济运行。因此，实际中需合理调整延迟环节中的时间常数和阶次，兼顾缩短纯迟延时间和减少参数波动的目的，两者不可顾此失彼。
字串3
6 机组滑压运行对AGC的影响
锅炉蓄热能力就是在汽轮机调节汽门迅速关闭或打开时，由于汽压的突然变化，而相应地改变了汽包压力和饱和温度，使汽包蒸发量发生突变以适应负荷需求。火电机组通常有定压和滑压两种运行方式。滑压运行时，锅炉参数随负荷的变化而变化，变化方向与负荷需求方向相同。当需要增加负荷时，锅炉同时需要吸收一部分热量来提高参数，使其蓄热能力增加；反之需要降低负荷时，参数要降低，要释放蓄热。这正好阻碍了机组对外界负荷需求的响应，降低了负荷响应速率。定压方式则可不改变锅炉蓄热能力，有利于负荷的快速响应。
字串7
对纯火电电网的调频而言，最严重的问题在于频率调整的初始阶段，因机组无法提供足够快的响应速率，而导致调整过程延长。显然，为提高纯火电电网AGC的快速响应能力，应要求具有专门的AGC机组运行方式，即在AGC负荷调整范围内，机组升降负荷采用定压方式，并适当允许机组有较大参数波动，以充分利用锅炉蓄热能力。
7 制粉系统对AGC的影响
字串4
锅炉响应的迟延主要发生在制粉过程。中间贮仓系统对于增加燃烧率的反应速度最快，钢球磨煤机次之，中速磨系统最慢。目前，提高直吹式制粉系统的反应速度的手段是增强煤量和一次风量的前馈作用，充分利用磨煤机内的蓄粉，迅速改变给煤量，使锅炉的燃烧率发生变化，从而缩短纯迟延时间，但运行波动加重和调整过程加长。因此需合理调整，达到兼顾缩短迟延时间和减少运行波动的目的。
字串2
机组在不同负荷区段运行时会引起制粉系统的启、停磨操作。对直吹式制粉系统而言，目前只有极少数性能特别优良的协调控制系统在启/停磨操作期间允许机组正常增减负荷，而绝大多数协调控制系统在启、停磨操作期间，因制粉系统难以控制而需要闭锁增减负荷。这种情况实际上破坏了机组的连续可控性，轻者使可控范围减小，重者使机组失去可控性。对此有两种解决方案，一是改进机组的协调控制系统及一次设备，使其在启、停磨操作期间能很好地驾驭制粉系统；二是改进控制软件，使其响应机组的闭锁增减和闭锁增减解除信号并进行合理处理。
据了解，新投产机组的汽机、锅炉性能都较好，但多数采用钢球磨机制粉系统，而现役具有中间贮仓制粉系统的机组，汽机、锅炉的性能往往存在一些问题。 对纯火电电网而言，要开展好自动发电控制工作，应当合理规划AGC机组，即尽量安排有中间贮仓制粉系统的机组参加AGC调整，少量安排球磨机制粉系统的机组参加AGC调整，不安排中速磨制粉系统的机组参加AGC调整。
8 结束语
AGC系统是现代大电网不可缺少的技术手段，在纯火电电网中有效地开展好这项工作需要解决众多的技术和管理问题，本文只是列举其中几项进行了分析讨论，希望能对AGC的运行起到抛砖引玉的作用。山东电网AGC系统经历了从无到有、控制效果由差变优的历程，近年来通过在这些技术方面进行探讨和改进，其运行质量已有了极大的提高。
字串2
参考文献
[1] Policy 1—Generation Control and Performance[Z]．NERC Operation Manual，P1-14．
[2] 于尔铿(Yu Erkeng)，刘广一(Liu Guangyi)，周京阳(Zhou Jingyang)．能量管理系统（Energy Manage System）[M]．北京(Beijing)：科学出版社(Science publishing Company), 1998．
字串1
[3] 郏斌(Jia Bin)，王锡凡(Wang Xifan)．电力市场环境下的系统频率控制(Load Frequency Control in the Deregulated Enviro-ment)[J]．《电力系统自动化》(Automation of Electric Power Systems)1999，23(2)．
[4] 中国电力百科全书(第二版)．火力发电卷、电力系统卷[M]．北京：中国电力出版社，2001．
