空冷机组发电气象参数特性及对电力系统动态调频的影响研究

我国干旱地区正投入大量空冷机组的发展态势、空冷机组发电功率受环境气象因素影响较大的特性，将对电力系统的调峰调频问题带来新的挑战。项目主要研究：引入气象参数的空冷机组动态模型建立（包括模型辨识与参数估计）；空冷机组背压和发电功率随不同气象参数随机变化的动态特性；含空冷机组的电力系统动态一次调频能力、系统最大调频能力与安全边界在线评估方法；分析空冷机组容量比重和其它运行参数对区域电力系统动态调频特性的影响，揭示影响电力系统动态调频能力的主导因素，并定量评估其影响程度；改善空冷机组动态调频特性和提高含空冷机组的区域电力系统动态调频能力的策略与方法。项目预期成果将在空冷机组建模、机组动态调频特性分析、区域电力系统动态调频能力评估与调频能力提高对策等方面初步形成相应的基本理论和基本方法，有助于提高空冷机组设计和并网运行的水平。

本项目考虑气象参数随机性影响，建立了空冷机组发电气象参数动态数学模型，并建立了用于大电网调频研究的含有常规湿冷机组以及空冷机组在内的多机系统并网运行数学模型。基于所建立的数学模型，分析了冷却空气迎面风速和环境温度对凝汽器动态特性的影响，提出了背压保护安全裕度的概念，给出了应用于直接空冷机组的基于背压保护安全裕度的模糊控制方法，仿真结果表明，该方法能够较大程度地保证机组在最经济和安全的状态下运行。研究了空冷机组的发电功率随机波动特性对电力系统调频动态特性影响评估指标，给出了电力系统一次调频能力的解析表达式，量化了含空冷机组的电力系统在不同气象条件下所具有的不同调频能力。研究了空冷机组的最大并网容量和调频能力的安全边界,调频能力的安全边界对于一个确定的电网具有普适性，在空冷机组大量并网时，电网部门可采用调频能力安全边界来检验区域电网的调频性能是否满足特殊工况下的调频要求。针对空冷机组发电受环境因素影响的特点，提出了提高区域电力系统包含大规模空冷机组时的动态调频能力策略：结合数值天气预报的调度方法及联合抽汽逆止门控制方法。这两种方法考虑了空冷机组受气候条件的影响时造成的发电能力变化问题，能够在一定程度上改善区域电网的一次调频性能。