一、技术简介

随着全球能源结构的不断调整和清洁能源的快速发展，水电在电网中的重要性逐渐增强。大型水轮发电机组运行稳定性直接影响到整个电网的安全与经济效益。水轮发电机组具有非线性特性，且受多种不确定性因素影响，如水流速度、水位、机组负荷等，这些因素导致机组频率响应难以精确预测和控制。开展了水力发电机组频率稳定性智能优化控制策略，主要内容有：

1、构建了水-机-电-控一体化一次调频智能控制系统计算模型，解决了水轮发电机组运行中一次调频响应不及时的难题；

2、提出了基于多源信息融合的水轮发电机组频率协同控制策略，解决了波动性能源上网以及水电机组一次调频和AGC协调优化问题；

3、开发了水电机组一次调频电量智能计算模型，解决了水电机组一次调频电量计算误差大的难题。已授权和实审发明专利2项，实用新型专利2项，软著1项，SCI、EI等论文5篇。成果整体技术达到国际先进水平，部分核心技术达到国际领先水平。已在二滩等电站应用，获经济效益25.92亿元。

二、主要技术指标

1、本项目提出针对机组水力-机械-电气互相干扰的一次调频仿真分析及参数优化控制方法，分析机组动态响应过程，并可进行空载扰动仿真及PID控制参数优化，为保证水力发电系统灵活、稳定运行提供了技术手段。

2、本项目引入多源信息融合技术，考虑了机组自身的运行特性和电网的整体需求以及其他能源设备的运行状况，优化水电机组一次调频和AGC的协调性能，实现了快速响应电网频率变化和频率的精准调节。

3、本项目基于机器学习，开发了一次调频智能计算模型，对大量的历史数据和实时运行数据进行深度分析和学习，理论积分电量与实际动作电量偏差从35%降低至5%，一次调频理论电量计算值精度提高至95%。

三、社会经济效益、应用情况及适用范围

（1）社会经济效益：提高了水电机组一次调频性能，优化了其与AGC同时动作逻辑，避免了两者同时动作时互相削弱，增强了水电机组一次调频和AGC动作性能，增强了电网稳定性，提高了电网电能质量，降低了电网发生超低频振荡风险。异步联网后（至今3年），按每台水电机组每日减少考核16次算，每次考核电量20000度，电价0.2元；二滩电站、亭子口电站总计32台机组：32*16*20000*0.2*365*3=25.92亿元。

（2）应用情况：水电站应用成果后提高了机组一次调频性能，优化了其与AGC同时动作逻辑，避免了两者同时动作时互相削弱，增强了水电机组一次调频和AGC动作性能，增强了电网稳定性，有效降低了电网对电站的一次考核次数，提高了电网电能质量，降低了电网发生超低频振荡风险。

（3）适用范围：水力发电机组频率稳定性智能优化控制策略研究与应用，聚焦于提升电网稳定性与运行效率。频率调节方面，一次调频通过调速器实现快速响应，二次调频由AGC优化分钟级负荷波动。智能控制策略引入模糊逻辑、模型预测控制等算法，优化调速与水位控制。其应用覆盖水电站全生命周期管理等环节，提升发电效率与安全性，支撑新型电力系统构建。

四、技术图片

图1 不同死区下扰动响应仿真计算

图2 技术应用前后频率变化情况

五、其他

技术持有单位：大唐水电科学技术研究院有限公司

技术联系人：唐小勇，高级工程师，13269662211，0771-5786359，757103441@qq.com