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摘 要：自动发电控制是现代电网控制中的一项重要功能，针对水电厂提出了一种机组调节策略，综合考虑了机组组合、负荷分配和机组启停，并解决了避免机组频繁调整的负荷经济分配问题，减少了机组启停次数。这种方法为电力市场下水电厂的自动发电控制提供了一种经济实用的解决方案。
关键词：水电厂；自动发电控制；策略
自动发电控制（AGC）是水电厂监控系统的一项重要功能，也是能量管理系統（EMS）中重要的闭环控制功能。水电厂自动发电控制需要在满足电厂及机组的运行限制条件并且保证电厂安全运行的前提下，根据水库上游来水量或电力系统的要求，以经济运行为原则，确定水电厂机组运行台数、确定运行机组的组合关系并且在机组之间合理的分配负荷。在完成自动发电控制功能的同时，还要避免由于电力系统负荷短时波动而导致机组的频繁启动和停止。自动发电控制（AGC）是保证发电负荷与供电负荷平衡、维持电力系统电能质量的重要技术手段。
一、AGC调节的目标和原则
AGC调节是一个动态优化调度间题，需要及时响应系统负荷变化的需求。水电厂系统AGC能够实现全厂机组最佳运行组合以及机组间负荷的经济、合理分配等功能，并能使发电机组AGC在躲避机组振动区等各种约束条件下自动投入和退出。电厂及机组在投人和退出AGC时以及AGC在调节运行过程中应当能够保证机组的安全性、稳定性以及传送信息的正确性，确保水电厂AGC功能设置满足调度运行要求。水电厂的AGC系统应当满足以下要求：（1）全厂负荷自动跟踪预定目标值，在最佳效率下运行，同时减少机组开、停机次数。（2）机组不能运行在振动区，不能频繁跨越振动区。（3）AGC系统根据机组情况将全厂负荷自动分配到不同的机组，并保证机组负荷变动达到调节死区最小值，且各机组分配值不会进入机组的不可运行区域。（4）机组在给定的总有功负荷大于实发总有功负荷的情况下应当尽可能不减负荷，反之则机组应尽可能不增负荷。（5）在安全条件不满足的情况下，AGC应当能够根据情况对控制功能进行退出或闭锁。
二、水电厂AGC调节策略
1.AGC机组组合策略
水电厂AGC系统在满足电厂运行各项安全限制条件下，合理安排电厂机组的启停及负荷工况点，使全厂耗水量最小。为满足AGC的实时性要求，可采用分阶段决策方法，即将问题分解为若干个子阶段：确定电厂最佳运行机组数、确定运行机组台号、机组间负荷分配和负荷调节等几个阶段。每个阶段侧重于运行的安全性或经济性解决问题，分别采用合适的方法求解。分阶段决策的方法确定电厂最佳运行机组数能满足电厂总出力要求以及AGC容量的要求。AGC服务容量是电厂可以被电网调用的最大AGC容量，而在实际运行中电厂被调用的AGC容量一般并没有达到可调用的最大AGC容量。因此，在大多数情况下电厂只需在确保安全性的前提下以经济的方式协调厂内机组，为系统提供AGC服务而并不需要调用所有AGC机组去参与调节。为避免机组响应负荷波动而造成机组频繁调节，可以考虑采用机组分组调节策略，将全厂参与AGC运行的机组分为即时机组和后备机组。AGC即时机组可以随时响应AGC系统的调节指令，以最快的速度参与负荷调节；而AGC后备机组在一般情况下并不参与AGC负荷调整，只在电网存在较大负荷波动时或负荷快速增长和降落时参与负荷的调整。AGC即时机组和后备机组的数量可以根据电厂AGC服务被调用的实际情况确定。在负荷波动不大时，仅调用AGC即应机组响应负荷调整指令，满足负荷平衡的要求；当负荷波动较大或机组运行工况点已累积偏离优化工况的容许范围时，则扩大负荷调整的机组范围，调用全部AGC机组，响应大负荷调整指令或恢复电厂最优工况，实现经济负荷分配。在电厂水头和出力要求一定时，可以采用动态规化法求出电厂最佳运行机组组合。但在确定电厂运行机组数时，不仅要考虑当前时刻电厂出力要求，并且还要考虑将来时段出力趋势，避免机组频繁启停。
2.AGC负荷分配策略
AGC机组间的负荷分配以水电厂水流的总流量最小为目标。负荷分配在机组特性满足要求时可以用动态规划法解算；也可采用等微增率方法；若机组特性无差异，则可采用等容量比例分配方式；或根据机组的实际负荷与最大容量的关系采用修正等容量比例分配方式：全厂有功设定值增加时，机组实发有功占最大容量比例小的机组优先增加负荷；全厂有功设定值减少时，机组实发有功占最大容量比例大的机组优先减负荷。在进行负荷分配时，机组负荷设定点应避开机组的气蚀振动区，如果某台机组的负荷设定值落人气蚀振动区，则应调整机组负荷设定值至汽蚀振动区的上限或下限，使机组避开汽蚀振动区运行。
3.AGC机组启停策略
为了防止频繁启停机，AGC系统设置了启停机死区值，只有当总发电负荷给定目标值大于当前机组可发的最大容量，且差值大于机组启停机死区时，AGC系统才会控制机组开机；当总发电负荷给定目标值小于当前停掉一台机组的可发最大容量，且差值大于启停机死区，AGC系统才会控制机组才会停机。启停机死区值可由操作人员设置。电厂操作人员可定义机组的启停机顺序。如果需要机组启动或停止，则按照启停机顺序来选择机组。操作人员可为各机组设置优先级，开机优先级高的机组优先开机，停机优先级高的机组优先停机。操作人员可根据需要改变优先级。如果操作人员没有设置启停机顺序，所有机组的启停优先级均相同，则程序按照运行时间长的机组先停机、停机备用时间长的机组先开机的原则选择机组启停。
四、AGC运行技术优化策略
AGC运行技术的动态式优化，主要以预测负荷为基本理念，以各项控制性能指标达到要求以及安全质量达标为条件，针对所选目标对象的最优化，在之后的工作当中使用AGC机组对其进行动态化优化，属于较为在确定AGC机组调节功率后较为直接的控制方法，且该方法一定程度上具有超前性和预测性。
针对AGC运行技术的优化，目前还处于不断的探索中，目前具有一定实用性的优化策略包含以下几种：（1）以内点法为基础，结合互联电网性能评价体系，对AGC进行控制。最优化CPS1指标后，将其作为目标函数，并进一步综合分析提供功率的平衡、机组调节性能等方面约束条件，最终求出最优的AGC调节指令，将这部分指令进行整合，最终结合实际情况科学合理应用。（2）考虑到AGC动态优化时，制定具有一定时效性，因而可以使用粒子群算法求解，实现动态优化机组调节指令的目的，该方法同PID控制法相比具有更优秀的效果。此外，利用神经网络在一段时间内对AGC频率进行预测，同样可以为机组指令的动态优化提供重要参考。
现有的AGC动态优化技术，还处于不断发展完善的过程中，部分优化策略还没有进行全面考虑，针对AGC运行的动态情况以及系统频率的变动等多方面考虑均存在部分缺陷。另外，由于AGC动态优化工作需要的时间较长，怎样针对多个时间段进行优化也是需要考虑的问题。
五、结束语
自动发电控制（AGC）是现代电网控制中的一项重要功能，电力市场环境下，水电厂需要通过竞价确定AGC服务容量。由于承诺的AGC服务容量是一个有限值，因此，电厂有可能基于安全性和经济性的考虑，协调厂内机组完成AGC服务，与此相应，水电厂的AGC调节策略也需要重新考虑。本文基于安全性和经济性的考虑，针对水电厂提出了一种AGC机组调节策略，综合考虑了机组组合、负荷分配和机组启停，并解决了避免机组频繁调整的负荷经济分配问题，减少了机组启停次数。这种方法为电力市场下水电厂的自动发电控制提供了一种经济实用的解决方案。
参考文献
[1]魏强.火电厂自动发电控制的研究[D].华北电力大学（北京），2011（03）.
[2]李云等.自动发电控制试验及其评价方法[J].热力发电，2012（12）.
关键词：水电厂；自动发电控制；策略
自动发电控制（AGC）是水电厂监控系统的一项重要功能，也是能量管理系統（EMS）中重要的闭环控制功能。水电厂自动发电控制需要在满足电厂及机组的运行限制条件并且保证电厂安全运行的前提下，根据水库上游来水量或电力系统的要求，以经济运行为原则，确定水电厂机组运行台数、确定运行机组的组合关系并且在机组之间合理的分配负荷。在完成自动发电控制功能的同时，还要避免由于电力系统负荷短时波动而导致机组的频繁启动和停止。自动发电控制（AGC）是保证发电负荷与供电负荷平衡、维持电力系统电能质量的重要技术手段。
一、AGC调节的目标和原则
AGC调节是一个动态优化调度间题，需要及时响应系统负荷变化的需求。水电厂系统AGC能够实现全厂机组最佳运行组合以及机组间负荷的经济、合理分配等功能，并能使发电机组AGC在躲避机组振动区等各种约束条件下自动投入和退出。电厂及机组在投人和退出AGC时以及AGC在调节运行过程中应当能够保证机组的安全性、稳定性以及传送信息的正确性，确保水电厂AGC功能设置满足调度运行要求。水电厂的AGC系统应当满足以下要求：（1）全厂负荷自动跟踪预定目标值，在最佳效率下运行，同时减少机组开、停机次数。（2）机组不能运行在振动区，不能频繁跨越振动区。（3）AGC系统根据机组情况将全厂负荷自动分配到不同的机组，并保证机组负荷变动达到调节死区最小值，且各机组分配值不会进入机组的不可运行区域。（4）机组在给定的总有功负荷大于实发总有功负荷的情况下应当尽可能不减负荷，反之则机组应尽可能不增负荷。（5）在安全条件不满足的情况下，AGC应当能够根据情况对控制功能进行退出或闭锁。
二、水电厂AGC调节策略
1.AGC机组组合策略
水电厂AGC系统在满足电厂运行各项安全限制条件下，合理安排电厂机组的启停及负荷工况点，使全厂耗水量最小。为满足AGC的实时性要求，可采用分阶段决策方法，即将问题分解为若干个子阶段：确定电厂最佳运行机组数、确定运行机组台号、机组间负荷分配和负荷调节等几个阶段。每个阶段侧重于运行的安全性或经济性解决问题，分别采用合适的方法求解。分阶段决策的方法确定电厂最佳运行机组数能满足电厂总出力要求以及AGC容量的要求。AGC服务容量是电厂可以被电网调用的最大AGC容量，而在实际运行中电厂被调用的AGC容量一般并没有达到可调用的最大AGC容量。因此，在大多数情况下电厂只需在确保安全性的前提下以经济的方式协调厂内机组，为系统提供AGC服务而并不需要调用所有AGC机组去参与调节。为避免机组响应负荷波动而造成机组频繁调节，可以考虑采用机组分组调节策略，将全厂参与AGC运行的机组分为即时机组和后备机组。AGC即时机组可以随时响应AGC系统的调节指令，以最快的速度参与负荷调节；而AGC后备机组在一般情况下并不参与AGC负荷调整，只在电网存在较大负荷波动时或负荷快速增长和降落时参与负荷的调整。AGC即时机组和后备机组的数量可以根据电厂AGC服务被调用的实际情况确定。在负荷波动不大时，仅调用AGC即应机组响应负荷调整指令，满足负荷平衡的要求；当负荷波动较大或机组运行工况点已累积偏离优化工况的容许范围时，则扩大负荷调整的机组范围，调用全部AGC机组，响应大负荷调整指令或恢复电厂最优工况，实现经济负荷分配。在电厂水头和出力要求一定时，可以采用动态规化法求出电厂最佳运行机组组合。但在确定电厂运行机组数时，不仅要考虑当前时刻电厂出力要求，并且还要考虑将来时段出力趋势，避免机组频繁启停。
2.AGC负荷分配策略
AGC机组间的负荷分配以水电厂水流的总流量最小为目标。负荷分配在机组特性满足要求时可以用动态规划法解算；也可采用等微增率方法；若机组特性无差异，则可采用等容量比例分配方式；或根据机组的实际负荷与最大容量的关系采用修正等容量比例分配方式：全厂有功设定值增加时，机组实发有功占最大容量比例小的机组优先增加负荷；全厂有功设定值减少时，机组实发有功占最大容量比例大的机组优先减负荷。在进行负荷分配时，机组负荷设定点应避开机组的气蚀振动区，如果某台机组的负荷设定值落人气蚀振动区，则应调整机组负荷设定值至汽蚀振动区的上限或下限，使机组避开汽蚀振动区运行。
3.AGC机组启停策略
为了防止频繁启停机，AGC系统设置了启停机死区值，只有当总发电负荷给定目标值大于当前机组可发的最大容量，且差值大于机组启停机死区时，AGC系统才会控制机组开机；当总发电负荷给定目标值小于当前停掉一台机组的可发最大容量，且差值大于启停机死区，AGC系统才会控制机组才会停机。启停机死区值可由操作人员设置。电厂操作人员可定义机组的启停机顺序。如果需要机组启动或停止，则按照启停机顺序来选择机组。操作人员可为各机组设置优先级，开机优先级高的机组优先开机，停机优先级高的机组优先停机。操作人员可根据需要改变优先级。如果操作人员没有设置启停机顺序，所有机组的启停优先级均相同，则程序按照运行时间长的机组先停机、停机备用时间长的机组先开机的原则选择机组启停。
四、AGC运行技术优化策略
AGC运行技术的动态式优化，主要以预测负荷为基本理念，以各项控制性能指标达到要求以及安全质量达标为条件，针对所选目标对象的最优化，在之后的工作当中使用AGC机组对其进行动态化优化，属于较为在确定AGC机组调节功率后较为直接的控制方法，且该方法一定程度上具有超前性和预测性。
针对AGC运行技术的优化，目前还处于不断的探索中，目前具有一定实用性的优化策略包含以下几种：（1）以内点法为基础，结合互联电网性能评价体系，对AGC进行控制。最优化CPS1指标后，将其作为目标函数，并进一步综合分析提供功率的平衡、机组调节性能等方面约束条件，最终求出最优的AGC调节指令，将这部分指令进行整合，最终结合实际情况科学合理应用。（2）考虑到AGC动态优化时，制定具有一定时效性，因而可以使用粒子群算法求解，实现动态优化机组调节指令的目的，该方法同PID控制法相比具有更优秀的效果。此外，利用神经网络在一段时间内对AGC频率进行预测，同样可以为机组指令的动态优化提供重要参考。
现有的AGC动态优化技术，还处于不断发展完善的过程中，部分优化策略还没有进行全面考虑，针对AGC运行的动态情况以及系统频率的变动等多方面考虑均存在部分缺陷。另外，由于AGC动态优化工作需要的时间较长，怎样针对多个时间段进行优化也是需要考虑的问题。
五、结束语
自动发电控制（AGC）是现代电网控制中的一项重要功能，电力市场环境下，水电厂需要通过竞价确定AGC服务容量。由于承诺的AGC服务容量是一个有限值，因此，电厂有可能基于安全性和经济性的考虑，协调厂内机组完成AGC服务，与此相应，水电厂的AGC调节策略也需要重新考虑。本文基于安全性和经济性的考虑，针对水电厂提出了一种AGC机组调节策略，综合考虑了机组组合、负荷分配和机组启停，并解决了避免机组频繁调整的负荷经济分配问题，减少了机组启停次数。这种方法为电力市场下水电厂的自动发电控制提供了一种经济实用的解决方案。
参考文献
[1]魏强.火电厂自动发电控制的研究[D].华北电力大学（北京），2011（03）.
[2]李云等.自动发电控制试验及其评价方法[J].热力发电，2012（12）.