1、North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering第四章第四章 自动发电控制自动发电控制 自动发电控制简称自动发电控制简称AGC(Automatic Generation AGC(Automatic Generation Control)Control)，它是能量管理系统它是能量管理系统(EMS)(EMS)的重要组成。的重要组成。按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组，通过电厂或机组的自动控制调节装置，电厂或机组，通过电厂或机
2、组的自动控制调节装置，实现对发电机功率的自动控制。实现对发电机功率的自动控制。自动发电控制自动发电控制(AGC)(AGC)是时时刻刻保证发电与负荷平是时时刻刻保证发电与负荷平衡、维持电力系统频率质量的重要技术手段。衡、维持电力系统频率质量的重要技术手段。AGCAGC原先称为原先称为“电力系统频率与有功功率的自动控电力系统频率与有功功率的自动控制制”North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering一、电力系统的频率变化与调整方式一、电力系统的频率变化与调整方式电力系统频率变化主要是
3、由负荷波动引起的电力系统频率变化主要是由负荷波动引起的 第第1 1种负荷分量：变化周期在种负荷分量：变化周期在10s10s以内、变化幅度较以内、变化幅度较小的负荷分量，称为随机波动的负荷分量，对应的小的负荷分量，称为随机波动的负荷分量，对应的调整方式是发电机组的一次调节；调整方式是发电机组的一次调节；第第2 2种负荷分量：变化周期在种负荷分量：变化周期在10s10s到数分钟之间的负到数分钟之间的负荷分量，称为分钟级负荷分量，对应的调整方式是荷分量，称为分钟级负荷分量，对应的调整方式是AGCAGC；第第3 3种负荷分量：变化缓慢的持续变动负荷分量，种负荷分量：变化缓慢的持续变动负荷分量，又可细分
4、为第又可细分为第4 4种负荷分量种负荷分量(基点负荷分量基点负荷分量)和第和第5 5种种负荷分量负荷分量(爬坡负荷分量爬坡负荷分量)，可人工或，可人工或AGCAGC调节。调节。North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering二、二、AGCAGC的目标的目标1 1、跟踪负荷变化、跟踪负荷变化一次调节一次调节2 2、维护频率值、维护频率值3 3、维护区域间净交换功率为计划值、维护区域间净交换功率为计划值4 4、对周期性负荷按发电计划调整，对非预计按在线、对周期性负荷按发电计划调整，对
5、非预计按在线经济负荷分配经济负荷分配5 5、最小化区域运行成本、最小化区域运行成本6 6、监视和调整备用容量、监视和调整备用容量二次调节二次调节负荷频率控制负荷频率控制三次调节三次调节LFC经济调度控制经济调度控制EDC第四章第四章 自动发电控制自动发电控制控制机组控制机组调度机组调度机组实际负荷实际负荷预计负荷预计负荷发电控制发电控制发电控制发电控制负荷负荷发电发电 MM发电控制与发电计划跟踪系统负荷示意图发电控制与发电计划跟踪系统负荷示意图 North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engi
6、neeringAGCAGC调节容量的依据是分钟级负荷波动的幅值和速率调节容量的依据是分钟级负荷波动的幅值和速率三、三、AGCAGC调节容量的确定调节容量的确定系统中保有大量的系统中保有大量的AGCAGC可调容量，对维持电力系统可调容量，对维持电力系统频率质量有好处，但发电机组保持频率质量有好处，但发电机组保持AGCAGC可调容量会减可调容量会减少正常的发电量，机会成本提高；少正常的发电量，机会成本提高；在电力市场的环境中，在电力市场的环境中，AGCAGC是发电机组向电网提供是发电机组向电网提供调节服务的技术手段，机组投入调节服务的技术手段，机组投入AGCAGC运行是要在辅助运行是要在辅助服务市
7、场中收取费用的。服务市场中收取费用的。确定确定AGCAGC调节容量的要求，与负荷预测相似，是依调节容量的要求，与负荷预测相似，是依据过去事实的规律和对未来的预测。与负荷预测不同据过去事实的规律和对未来的预测。与负荷预测不同的是，负荷预测考察的是负荷的幅值，而的是，负荷预测考察的是负荷的幅值，而AGCAGC调节的调节的目标是平衡负荷分钟级的波动。目标是平衡负荷分钟级的波动。North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering四、四、AGC的总体结构及控制方式的总体结构及控制方式发电计划
8、发电计划机组分担机组分担跟踪控制跟踪控制调节控制调节控制机组控制机组控制发电计划发电计划调速器调速器汽轮机汽轮机负荷预测负荷预测机组组合机组组合水电计划水电计划交换计划交换计划电力系统电力系统ACEACE f f-P PG G三个三个控制环控制环机组：机组：由基本控制回路去调节机组控制误差到零由基本控制回路去调节机组控制误差到零区域：区域：使区域控制误差（使区域控制误差（ACEACE）调到零，调到零，AGCAGC的核的核心，在可调机组之间分配区域控制误差。心，在可调机组之间分配区域控制误差。计划跟踪：计划跟踪：按计划提供发电基点功率，担负主要按计划提供发电基点功率，担负主要调峰任务调峰任务控制
9、方式控制方式主要是区域控制误差（主要是区域控制误差（ACEACE）一次控制模式一次控制模式定定频率控制频率控制FFCFFC：ACE=KACE=Kff孤立系统孤立系统定定交换功率控制交换功率控制FTCFTC：ACE=ACE=PPT T与大系统联合的小系统与大系统联合的小系统联络线控制偏差联络线控制偏差TBCTBC：ACE=ACE=PPT T+K Kff大系统大系统K的取值的取值与本与本系统的自然频率调节系数（系统的自然频率调节系数（Kf）尽量一致尽量一致自动修正时差自动修正时差：ACE=ACE=PPT T+K Kff+K+Kt tttK=Kf 时时：负荷变化的区域调节出力：负荷变化的区域调节出力
10、自动修正交换电能差自动修正交换电能差：ACE=ACE=PPT T+K Kff+K+Kw www自动修正时差及交换电能差自动修正时差及交换电能差：ACE=ACE=PPT T+K Kf f+K+Kt tt t+K Kw wwwK Kf 时时：没有负荷变化的区域也调节出力：没有负荷变化的区域也调节出力,响响应速度更快应速度更快K Kf 时时：没有负荷变化的区域起反作用：没有负荷变化的区域起反作用,延长延长了调节时间了调节时间TBCTBC的方式的方式二次控制模式二次控制模式ACE(Area Control Error)ACE(Area Control Error)即区域控制误差的简称，即区域控制误差的
11、简称，其计算公式为：其计算公式为：ACE=ACE=PPT T+K Kff对定频率控制模式对定频率控制模式FFCFFC，ACEACE只取右边项。只取右边项。对定联络线功率控制模式对定联络线功率控制模式FTCFTC，ACEACE只取左边项。只取左边项。联络线控制偏差联络线控制偏差TBC TBC，ACEACE取两项。取两项。区域电网中，网调一般担负系统调频任务，其控区域电网中，网调一般担负系统调频任务，其控制模式应选择定频率控制模式；制模式应选择定频率控制模式；省调应保证按联络线计划调度，其控制模式应选省调应保证按联络线计划调度，其控制模式应选择定联络线控制模式。择定联络线控制模式。在大区互联电网中
12、，互联电网的频率及联络线交在大区互联电网中，互联电网的频率及联络线交换功率应由参与互联的电网共同控制，其控制模式换功率应由参与互联的电网共同控制，其控制模式应选择联络线偏差控制模式。应选择联络线偏差控制模式。如果还加上二次控制模式，需增加相应的附加项如果还加上二次控制模式，需增加相应的附加项山西FTC河北FTC内蒙FTC京津唐FFC山西FTC河北FTC内蒙FTC京津唐TBC东北TBC华北、东北联网前AGC控制方式 华北、东北联网前AGC控制方式 华北、东北联网前华北、东北联网前AGCAGC控制方式控制方式 华北、东北联网后华北、东北联网后AGCAGC控制方式控制方式 五、火电厂内五、火电厂内A
13、GC控制的实施控制的实施1、机组少且调节性能好的火电厂、机组少且调节性能好的火电厂CCSCCS发电机组协调控制系统发电机组协调控制系统适应：负荷变化快、幅度小适应：负荷变化快、幅度小2、新建大型火电厂、新建大型火电厂3、扩建和改建的火电厂或多台机组的老电厂、扩建和改建的火电厂或多台机组的老电厂North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering六、六、AGC与其它应用软件的关系与其它应用软件的关系负荷预测负荷预测AGC交换计划交换计划机组组合机组组合发电计划发电计划水电计划水电计划安
14、全约束安全约束调度调度状态估计状态估计最优潮流最优潮流状态状态计划计划限制限制网损修正网损修正潮流潮流潮流潮流七、七、AGCAGC在电力系统中的作用在电力系统中的作用 AGCAGC是保证系统频率质量的重要技术手段是保证系统频率质量的重要技术手段 AGCAGC是实现有功功率在线经济分配的必备条件是实现有功功率在线经济分配的必备条件 AGCAGC与电力系统安全稳定运行与电力系统安全稳定运行 AGCAGC是保证电力市场正常开展的重要工具之一是保证电力市场正常开展的重要工具之一 随着电力系统规模的不断扩展，负荷的变化速随着电力系统规模的不断扩展，负荷的变化速率不断提高，只有采用率不断提高，只有采用AG
15、CAGC的技术手段，才能保证的技术手段，才能保证电力系统频率的质量电力系统频率的质量 AGCAGC并不是直接消除电力系统稳定问题的工具，并不是直接消除电力系统稳定问题的工具，但它使电力系统始终处于正常的状态运行，可以为但它使电力系统始终处于正常的状态运行，可以为预防稳定问题的产生作出贡献。预防稳定问题的产生作出贡献。North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical EngineeringNorth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of
16、 Electrical EngineeringNorth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical EngineeringNorth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering搞好发电计划的主要基础是负荷预计，基本要求如下：搞好发电计划的主要基础是负荷预计，基本要求如下：第五章第五章 发电计划发电计划(经济调度经济调度 )及机组组合及机组组合（1 1）要满足最大负荷的要求；）要满足最大负荷的要求；（
17、2 2）要留有调频、调峰容量及事故备用容量；）要留有调频、调峰容量及事故备用容量；（3 3）要合理利用水能，按水位和流量来安排水电；）要合理利用水能，按水位和流量来安排水电；（4 4）要按经济原则确定开停机计划和机组间的负）要按经济原则确定开停机计划和机组间的负 荷分配，并按安全分析结果进行修正；荷分配，并按安全分析结果进行修正；（5 5）按低负荷需要确定机组的低负荷运行方式，）按低负荷需要确定机组的低负荷运行方式，如最低技术出力运行或滑参数运行，日开夜如最低技术出力运行或滑参数运行，日开夜停等。停等。North China Electric Power University电 力 工 程 系
18、Department of Electrical Engineering长期长期 35年年电源规划、网络规划电源规划、网络规划中期中期 月年月年检修、水库调度、燃料合同检修、水库调度、燃料合同短期短期 小时月小时月发电计划、机组组合等发电计划、机组组合等一、发电计划总体组成一、发电计划总体组成 在制定发电计划时，要按负荷预计对可调出力、检在制定发电计划时，要按负荷预计对可调出力、检修容量、备用容量进行核算，以便求得最佳安排方式。修容量、备用容量进行核算，以便求得最佳安排方式。North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of
19、Electrical Engineering第五章第五章 发电计划发电计划发电计划总体组成发电计划总体组成机组组合机组组合水电计划水电计划交换计划交换计划燃料计划燃料计划 发电计划发电计划水电计划水电计划交换计划交换计划机组计划机组计划网损修正网损修正发电计划发电计划潮流计算潮流计算负荷预测负荷预测发电控制发电控制发电计划发电计划实况实况负荷负荷燃料计划燃料计划 发电计划与其它应用软件的关系发电计划与其它应用软件的关系 North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering经济调度主要
20、包括以下两方面的工作经济调度主要包括以下两方面的工作：二、发电计划（火电厂经济调度）二、发电计划（火电厂经济调度）拟定各种技术经济指标（包括发电煤耗、发电厂用电、水拟定各种技术经济指标（包括发电煤耗、发电厂用电、水能利用、线路损耗）和改进系统经济运行的措施；能利用、线路损耗）和改进系统经济运行的措施；制定和执行经济调度方案。制定和执行经济调度方案。经济调度的实质工作经济调度的实质工作：首先是让水能得以充分利用；首先是让水能得以充分利用；根据机组的效率调整出力或开停机组，让煤耗低的机组多根据机组的效率调整出力或开停机组，让煤耗低的机组多发电、煤耗高的机组少发电；发电、煤耗高的机组少发电；让电网的
21、功率流动趋于合理，减少电力输送过程中的功率让电网的功率流动趋于合理，减少电力输送过程中的功率损耗。损耗。North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering已知已知：系统负荷、机组组合、水电计划、交换计划、机组特：系统负荷、机组组合、水电计划、交换计划、机组特 性、网损特性和运行限制性、网损特性和运行限制目标目标：编制火电机组发电计划、使整个发电费用最低：编制火电机组发电计划、使整个发电费用最低算法算法：发电输电协调方式：发电输电协调方式求求：MmmmPFF1)(在在MmLDmPPP
22、10min1、火电厂经济调度、火电厂经济调度考虑网损的经济调度协调方程考虑网损的经济调度协调方程 North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering解法：解法：引入拉格朗日条件乘子引入拉格朗日条件乘子 1()MmDLmLFPPP0L0mPL0)1(mLmmPPPFMmLDmPPP10North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering2 2、协调方程式的一维线性插值算法、
23、协调方程式的一维线性插值算法 是是(M+1M+1)维非线性方程组，可以采用牛顿内插法调整使机组维非线性方程组，可以采用牛顿内插法调整使机组出力之和满足系统负荷出力之和满足系统负荷 PDPD由由 和和计算计算P P43215=+=0 0 0 0PPmLPPPPLDMmm1P利用利用B B系数计算系数计算网损及其微增率网损及其微增率 North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering2 2、考虑其它因素后的经典经济调度法、考虑其它因素后的经典经济调度法 PDPD水火电系统的经济调度（水
24、库、梯级、抽水蓄能）；水火电系统的经济调度（水库、梯级、抽水蓄能）；多区域互联系统的调度模式及交换计划；多区域互联系统的调度模式及交换计划；安全约束的经济调度模式；安全约束的经济调度模式；多目标的经济调度模式；多目标的经济调度模式；现代经济调度模式现代经济调度模式最优潮流；最优潮流；最优潮流：考虑有功、无功损耗优化；母线电压约最优潮流：考虑有功、无功损耗优化；母线电压约束；线路潮流的安全约束。束；线路潮流的安全约束。North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering 某一水平负荷某
25、一水平负荷哪些机组投入运行哪些机组投入运行 变化负荷变化负荷机组如何启停机组如何启停已知：已知：负荷预测、水电计划、变换计划、燃料计负荷预测、水电计划、变换计划、燃料计 划、网损修正、机组减发电功率计划和机组划、网损修正、机组减发电功率计划和机组 可用状态下可用状态下目标：目标：编启停计划，使总费用编启停计划，使总费用 最低最低发电费用发电费用启停费用启停费用三、机组组合三、机组组合North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering使用场合使用场合：编制调度计划、修正调度计划、研究
26、运：编制调度计划、修正调度计划、研究运行方式行方式实用算法实用算法：优先次序法和动态规划法：优先次序法和动态规划法优先次序法：优先次序法：按实际运行统计其平均费用，按此顺按实际运行统计其平均费用，按此顺序排队，随着负荷的升降而启停机组（不相关的处序排队，随着负荷的升降而启停机组（不相关的处理各时段的机组组合问题，容易频繁启停）理各时段的机组组合问题，容易频繁启停）动态规划法：动态规划法：按时间分段的多少决策过程，寻找各按时间分段的多少决策过程，寻找各时段间机组状态的最优转移路径。时段间机组状态的最优转移路径。整数规划法整数规划法：电力工程系电力工程系Department of Electrical EngineeringNorth China Electric Power UniversityThanks Http ee
