一次调频现状及存在问题分析

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摘 要：频率质量是电力系统运行的重要指标之一，发电机组的一次调频性能对维持电网频率稳定至关重要。本文简要介绍了发电机组一次调频的作用和原理，我国电网投入一次调频的情况及目前存在的问题。

关键词：频率，一次调频，电网

0前言

随着国民经济的蓬勃发展，电网负荷急剧加大，特别是冲击性、非线性负荷的不断增长，使电网频率降低，电压波形畸变，电压波动、闪变和三相不平衡等电能质量问题日益突出，直接影响到电能的质量。我国电力颁发的《电力系统调度管理规程》中明确规定系统频率标准为50Hz，偏差不得超过士0.2Hz。频率超过允许范围都会影响电力系统、发电机组和用户的安全和经济效益。因此，投入大机组的一次调频功能，提高电网负荷变化时的频率响应能力，保持系统频率在允许范围之内，确保高质量的电力供应是非常重要的。

1.一次调频原理及有关参数

一次调频功能主要是根据电网频率的变化，按照一次调频预定的曲线，对机组负荷进行调整，其核心是在电网负荷发生变化的时候，利用锅炉蓄能，根据转速变化调整汽机功率，

以达到在有限功率变化的前提下实现功率与负荷平衡[2]。

一次调频的主要技术参数如下：

1.1.转速不等率：

对承担基本负荷的机组，一般取其不等率大一些，以希望电网周波的变化对其功率的影响要小，保证机组在经济工况下长期运行；对承担尖峰负荷的机组，则不等率要小一些，在电网周波变化后希望多分担一点变动负荷。

1.2.迟缓率

机组的迟缓率：是指由于调速器、传动放大机构和配汽机构部件有磨擦、间隙等原因使输入信息与输出信息之间存在的迟缓现象，这种迟缓现象作用于调节系统使在一定的转速变化范围Δn，机组功率不变。迟缓率ε的计算如公式（2）：

1.3.调频死区

机组一次调频频率死区是指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区，为了在电网频率变化较小的情况下提高机组稳定性，一般在电调系统设置有频率死区。

1.4.一次调频动态特性

一次调频特性是汽轮发电机组并网运行的基本特性之一，它是指电网负荷变化引起电网的频率发生变化后，机组在控制系统的作用下自动地增加或减小自身的功率，从而限制电网频率变化的特性。

2.电网一次调频现状

2.1.华东电网一次调频工作概况

经过华东各省市的共同努力，于2001年11月至12月，对上海、安徽、江苏等省市进行了区域频率响应特性试验及机组的一次调频测试，试验结果良好。由于有机组一次调频的作用，当系统发生大的事故，尤其是系统出力发生突变时，系统频率的波动幅度、周期比未投入一次调频前的要小得多，华东电网的频率质量也有了明显的提高，一次调频投入后，对提高华东电网内三省一市调度联络线考核的CPS合格率作用非常明显。

2.2.华中电网一次调频工作概况

华中电网由于水电比重较大，自动发电控制系统投运较早，华中电网历来依赖其他手段来调整和控制电网频率。但随着全国互联电网的形成，以及三峡、沁北等电厂大机组的投产和大容量直流输电线路的投运，华中电网的频率特性发生了很大变化，发电机组的一次调频性能对稳定电网频率的作用更加重要。在全网各省（市）调、各直调电厂的支持和配合下，华中

网调有计划、分批次地将全网统调机组投入一次调频功能。2005年12月20日，华中电网第一批120台共计3200万千瓦发电机组，投入了一次调频功能。自投入一次调频以来频率合格率大幅度提高，电网频率比以前平滑许多，系统应付冲击负荷的能力大大提高。

2.3.南方电网一次调频工作概况

南方电监会《南方区域电厂并网运行管理若干指导意见》要求，所有并入南方区域电力系统运行的发电机组都必须具备并投入一次调频功能。从2005年7月1日起，南方电网试行以电网频率控制性能标准（CPS）为核心的《南方电网联络线功率与系统频率偏差控制与考核管理办法》，通过试运行，南方电网频率指标显著提高。一次调频功能对提高电网的控制水平和安全水平起到了良好的作用，取得了明显的效果；

2.4.西北电网一次调频工作概况

为进一步提高电网的运行稳定性，提高供电质量，增强西北电网的抗事故能力，国电西北公司积极组织，推进西北电网各归调机组的一次调频试验和西北电网一次调频联调试验，同时，对机组的一次调频性能提出了一些具体的要求。《西北网调直调发电企业并网运行管理考核细则》中规定：网调直调发电机组必须参与一次调频。机组一次调频基本性能指标要求：水电机组死区控制在士0. 05 Hz内；水电机组转速不等率大于3%；一次调频的投运范围为机组的核定出力；当电网频率变化超过机组一次调频死区时，机组应在30s内根据机组响应目标完全响应。

3.一次调频存在的问题

一次调频对电网频率的稳定起到了一定的积极作用，但是，由于受经济和安全指标等因素的影响，有些发电厂具备一次调频功能但并未启动发电机组一次调频功能；也有一些发电厂积极投入了此项功能，但是由于没有正确操作或设置等原因的影响，并未对电网频率稳定作出贡献，给电厂造成了一定的经济损失；更有一些电厂根本不具备实行一次调频的条件；这样势必对电力系统的频率稳定十分不利。现总结出现上述现象的原因大致有以下几种：

3.1.对机组一次调频功能的理解不够。

3.2.认识上存在误区，认为“一次调频投入”会引起机组出力随频率的频繁波动。实际上，投入一次调频回路后，只要频率变化在整定的死区范围内，一次调频功能由于死区的设置是不会动作的，即一次调频功能只会在频率变化超出整定范围才动作，在正常频率范围内是不会引起机组出力随频率的频繁波动的[3]。

3.3.所谓的“带基本负荷方式”，实际上也是通过人为地设置一定宽度的频率死区来实现的，但是如果死区宽度被设置太宽或幅度被限制过小，就会出现电网频率已达到事故范围而机组一次调频功能仍不能动作的情况。

3.4.部分拥有快速数字电液调速器（DEH）的机组未能进行一次调频的原因主要有：3.4.1.是机组中的一次调频回路未投入，3.4.2.是频率反馈校正回路中的频率死区和幅度设置不合理。

3.5.机组投入一次调频后，从电网运行管理的角度看，对各机组执行一次调频情况进行考核，是保证和提高一次调频工作的必要手段，而目前这方面的工作还不是很完善。

4.结论与建议

4.1.有一定科研资金的投入：由于一次调频工作对系统的重要性，故有必要对各机组执行一次调频的情况进行评价和考核，而目前需解决的问题是如何对各机组与一次调频有关的实时数据进行采集、分析和储存，要开展这方面的基础工作，一定的资金投入是非常重要

4.2.制定相应的规定，做好系统的总体规划：要使一次调频工作系统化和规范化，就必须在现有的各种运行管理的规章制度中增加一次调频管理的规定，使一次调频工作有章可循。同时在此基础上，还要制定具体的、可操作的实施细则，从而保证一次调频工作的顺利开展。4.3.要考虑电力体制改革对今后一次调频工作开展的影响：由于电力体制的改革，特别是厂网分开后，对机组参与一次调频的各项技术要求和规定必须体现在机组的并网协议中。在进入电力市场后，对机组执行一次调频情况的考核和奖罚应能充分体现在市场的规则中，从而避免对一次调频的考核规定与电力市场规则可能存在的冲突和重复。

一次调频是实现厂网协调的重要手段之一，对于稳定电网频率、使电网能够迅速克服突发的负荷扰动具有不可替代的作用，各厂应从保持电网稳定的大局出发， 正确认识投入一次调频的重要性和紧迫性。

参考文献：

[1]张勤 刘双林 梁兆瑞. 投入发电机组的一次调频功能确保电网高质量电力供应[J].邯郸热电有限责任公司（河北邯郸056004） 华北电力技术，2002（6）：52-54.

[2]刘康宁 纪云锋.DEH系统一次调频功能的实践[J].

[3]孙成，高伏英. 华东电网一次调频在电网运行中的作用及性能分析[J].国电华东电力调度通信中心， 第二十八届中国电网调度运行会收录论文全集：3-6

[4]毅明 ，罗承廉 ，孟远景 ，何南强.河南电网频率响应及机组一次调频问题的分析研究[J]。河南电力调度通信中心，2002（7）：35-38.

[5]一次调频使华中电网更坚强.国家电力项目网新闻中心.2006.2.28