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综述自动发电控制与新能源并网后的系统稳定性

2020-05-15 434 上传者：管理员

摘要：随着新能源应用技术的提高，光伏和风电等新能源的并网容量在逐年提高，对传统的电力系统造成了较大的冲击，也为传统电力系统和能源变革带来了新的机遇。本文主要侧重于分析新能源并网后，系统的自动发电控制系统的具体控制方法和控制原理，并介绍了相关的应用情况。

关键词：
控制技术
新能源并网
电力系统
自动发电
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电力系统的负荷根据用电的实际情况在不断变化，故独立的电力系统必须满足电能的供需平衡，维护系统频率在合理范围之内，保证控制系统内部具有合格的电能质量。为了保证电力系统的功率能够做到实时平衡，需要通过自动发电控制系统，实现发电机组的出力随着负荷的变化而变化，以达到电力系统安全稳定运行的目的^[1]。随着电网中新能源并网的容量逐渐扩大，电力系统中的不确定因素也越来越来多，对自动发电控制系统的挑战也越来越大，本文详细分析了自动发电控制系统的实现过程和实现原理。

1、自动发电控制技术

1.1 自动发电的实现原理

自动发电控制系统(AGC)需要实时掌握和采集电力系统中的运行数据，包括实时的负荷曲线、发电曲线和电网络的情况。在日前发电计划的制定中，需要提前掌握系统的日前负荷预测曲线。在自动发电控制系统中，需要借助计算机技术、通信技术和自动化控制技术，对整个发电控制过程实现闭环管理和控制，同时能够准确执行调度控制中心发下的发电机组调度控制指令，对发电机组的出力情况进行准确的控制。

自动发电控制的实现，需要通过改变发电机组的转速，来调整发电机组的出力，具体而言可以分为一次调频、二次调频和三次调频。在不同的调频中，发电机组采用的调节手段也有所不同，一次调频主要是依靠发电机组中的调速器加以实现，控制的时间尺度也相对较短，也称为有差调频。在二次调频中，则时间尺度有所延长，可以控制几分钟至十几分钟的负荷变化，同时可以做到无差调频。在三次调频中，则涉及到对并网的各发电机组按照某个规则分配具体的发电任务，保证系统的运行的最优化，可以控制半个小时及以上的负荷变化。上诉介绍的各次调频，在发电机组的实际运行中都具有重要的应用。

1.2 AGC控制系统的实际应用

AGC控制系统在目前的电网中具有重要的应用，尤其是在目前新能源并网容量扩大的背景下。由于风电较光伏相比，不确定性更大，故当有风电场并网时，需要对自动发电控制系统要求较高，只有配置了自动发电控制系统的风电场，才可以允许其并入大电网中^[2]。而光伏出力特性则相对较为稳定，不会像风电那样出现明显的尖点，或者出现锯齿状的出力曲线，可以根据实际情况选择是否加装自动发电控制系统，一般在装机容量较大的光伏电站，也需要配置自动发电控制系统，保证电网运行的稳定性。

2、自动发电控制与新能源并网后的系统稳定性

2.1 产生系统稳定性影响的原因

发电机组的自动发电控制系统对电力系统的稳定性具有重要的影响。电力系统的功率平衡是电力系统稳定的，而系统要保证功率平衡，必须采用自动发电控制系统。尤其是当地区电网中接入了新能源之后，自动发电控制系统将发挥更加重要的作用^[3]。因为新能源的发电出力是具有随机性和波动性，根据风速或太阳光照强度的变化而实时变化，故需要采用自动发电控制系统跟随新能源发电机组出力的变化，这样可以平衡电力系统中电源侧和负荷侧之间的波动。

新能源有功控制系统需要采集电力系统中各个不同的断面上的运行数据信息，并对这些数据信息进行监控，根据日期预测的负荷曲线、风电或者光伏的出力曲线，以及常规发电机组的出力预测曲线等，进行全网的功率平衡计算，根据实际需要，对全网中的光伏或风电出力进行智能化控制。一般当并网的风电或光伏的容量较大时，需要常规发电机组腾出更多的发电空间给新能源，以降低新能源的弃风或弃光电量，提高新能源发发电企业的经济效益，同时也能够做到最大程度上利用新能源的目的。

2.2 控制系统稳定性的应用

在实际应用中，AGC的控制对象是电厂控制器，通过调度主站下发具体的自动发电控制命令，电厂中的控制器接收到控制指令之后，就可以对发电机组的出力进行调节。在调节发电机组有功功率的同时，也需要对发电机组的无功功率进行同步调节，保证发电机组的安全并网运行。电网调度员也需要掌握AGC系统中的数据的变化情况，从而迅速、准确地做出决策。若电网中只有常规机组并网，由于常规火电、水电等机组的出力较为稳定，AGC控制系统的调节压力较小，但为应对负荷的波动，一次调频依然较为频繁，自动发电控制技术是保证电力系统中电源侧和负荷侧功率平衡不可缺少的关键技术，对保证电力系统的安全可靠运行具有重要作用。

3、结论

新能源发电是今后电力系统中的重要发电形式，应该对新能源发电技术进行应用和创新，提高电力系统运行的安全性。在必要的场合中，可以对常规发电机组进行灵活性改造、建设抽水蓄能电站或者建设储能电站等，提高新能源并网运行的稳定性，同时降低系统中的功率平衡调节压力，提高系统运行的经济性。

参考文献：

[1]李舟.新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势[J].科技视界,2017(2):269.

[2]姜卓.新能源并网下的自动发电控制系统研究[D].华北电力大学(北京),2017.

[3]李晓晶,陈新,吴国栋,等.新能源并网电压闪变的自相关EMD检测方法研究[J].电子测量技术,2019(11):70-74.

王新星.适应新能源并网的自动发电控制技术分析[J].科技风,2020(14):191.