火电机组涉网性能动态评价与优化控制关键技术及应用
2018-05-08 11:34:18
摘要：山东电力科学研究院网源监督服务技术平台是全国首家针对网源协调开展的大数据分析平台，建设起点高、站位准、成效大，是源网共赢、团结治网的重要手段。
在当前特高压电网互联、清洁能源大规模接入的形势下，如何保证大电网的安全运行是一个重要课题。实现涉网机组的实时动态监督，评价分析调节性能，提供及时优质服务，保障源网协调运行，成为当前迫切需要解决的难题。2015年年初，山东电科院开始建设网源监督服务技术平台，解决这一难题。经过三年多的不懈努力、不断探索，网源监督服务技术平台初步建成。该平台通过创建专业化的数据分析模型，可实现机组对电网运行支撑潜力挖掘，机组安全稳定灵活调节性能的评估分析，以及全网机组调频能力和调峰空间的实时预测，此外，煤耗、综合利用机组监督等功能还可为政府监管提供技术支持。
“千里眼”——实时监测最有效
及时掌握机组调频、调峰功能状态，以及机组相关运行数据，为及时的数据诊断、功能评价和异常分析提供依据，要实现这样的功能必须有一双“千里眼”。
目前，供热机组占山东省火电装机容量的比例超过70%，供热期电网调峰能力受到明显制约，而风电出力增加，风热冲突加剧。为协调供热和调峰的矛盾，网源监督服务技术平台开展了“热电机组在线监测系统”建设，可实时监测全网直调供热机组的运行参数，在线计算机组在当前抽汽量下的调峰上下限，评估其调峰能力，为调度部门科学、合理地制订调峰策略提供数据支撑。
“我们的平台可以确定机组在一定抽汽流量下的电负荷调度区间，根据历史供热负荷及天气信息，预测次日热负荷情况。”山东电科院电源技术中心丁俊齐介绍说，“在保证供热满足需求的基础上，平台可以根据供热量等参数自动计算机组的调峰能力，为消纳风电提供更多空间。”
平台的“发电机组一次调频能力在线监测系统”可对机组主汽压力、汽轮机调门开度等运行参数进行实时监测，实时监测远程测试大扰动、小扰动等动作情况，预测发电机组一次调频实际负荷补偿能力，及时全面掌握发电机组的一次调频性能，实现对一次调频功能的全过程监督管理。
此外，“千里眼”还可以实现机组煤耗的在线监测，以主要运行参数为依据，结合现场检测，实时监测分析煤耗状况。
“顺风耳”——提前预警最可靠
能够预判机网的运行趋势并给出预警，提前制订预案和调整机网运行方式，才能超前开展电力技术监督工作，这对于保证电网和发电机组的安全运行至关重要。山东电科院研发的网源监督服务技术平台就有这样的“顺风耳”，能准确掌握并保证电网旋转备用负荷裕量，预测当前运行工况下机组能够提供的应急补偿能力，及时预警发电机组设备健康状况。
“当前电网在频率扰动前难以掌握机组一次调频真实能力，缺少更精准、有效的评判依据和应对策略。平台可以根据发电机组的实时运行参数，动态预测全网发电机组在不同频差扰动情况下的一次调频补偿能力，为调度制订应急措施提供数据支持。”山东电科院电网技术中心高嵩说，“该平台还能及时分析调频能力受限的机组，给出预警，并给出初步处理建议，将隐患消除在萌芽状态。”
该平台的“热电机组在线监测系统”基于人工智能深度学习理论开发构建了全厂供热量预测模型，可以预测电厂未来24小时的供热量，在供热量预测的基础上可以预测电厂的调峰能力，为调度部门根据调峰需求调整机组运行方式决策提供服务。
“智慧脑”——技术支持最给力
网源监督服务技术平台的技术支持功能也是其重要的生命力所在，山东电科院充分发挥多年的技术经验积累和雄厚的理论基础，通过故障诊断、系统建模等手段，对发电机组涉网功能给出分析结果和处理建议，为发电机组运行和维护提供及时的技术服务。
针对发电机组各控制性能评价，该平台设计了兼顾源网安全经济运行的综合指标，在线评价发电机组调整性能和潜在能力，并可利用运行数据诊断性能低或系统运行异常的原因，给出维护处理建议。这就是网源监督服务技术平台“智慧脑”的精华所在。
“智慧脑”能同时实现200台左右机组的AGC(自动发电控制)性能评价与优化，通过实时评价机组AGC、一次调频日常运行性能，自动分析计算机组AGC系统功能提升空间，及时给出参数和控制回路调整建议，保障机组能快速进行有功出力补偿，实现电网有功平衡，从而保障了发电机组灵活调频功能。
山东电科院电网技术中心孟祥荣说：“实时评价机组灵活出力性能，自动分析调频功能提升空间，给出参数和控制回路调整建议，就为保障机组涉网功能的正常运行和性能提升提供了可靠、及时的保障。”
为解决供热期机组调峰能力不足的问题，“智慧脑”开发了全厂调峰能力寻优的功能，以全厂为单元，在保证供热量不变的前提下，通过远程指导电厂对各机组供热量进行优化分配，可以有效提高全厂总调峰能力，为新能源消纳提供更大空间。
“智慧脑”还逐步接入风电场运行数据，初步具备了运行信息统计、功率数据展示功能，实现部分厂站运行数据的分析功能;结合省调提供的年度电网运行方式数据，完成了年度、季度的新能源消纳计算工作，为电网调度人员提供决策辅助功能。《国家电网报》
