关键词：自动发电控制，小型水力发电厂，经济模式，优化
1概述
水电站发电厂则是我国电力资源中重要的组成分布，为了保障小型水电站发电厂的经济化运行，则应充分考虑到电力系统有功负荷、水电站上游来水量以及发电厂装机容量等约束条件下，结合一定的发点流量要求，保障能有效提供最大化的电力，或者结合用电负荷的给定值要求，能保障发电厂所消耗的最少发电流量要求从而保障生产任务的完成。结合相关的资料分析，为了保障水力发电厂的经济化运行要求，全方位保障水能利用率的提升，则应重视相应的经济运行优化工作，保证提升机组效率。这里结合实际工程经验，探讨了具有流量调节能力的小型水力发电厂在实际运行的过程中，借助于自动发电控制(AGC)措施来保障满足经济运行的要求，重点探讨了相关的经济运行的问题。
2 水电站发电厂经济运行模式的探讨和思考
所谓的水电厂的自动发电控制技术，则是结合相应的上游来水量或者电力系统中分配的有功负荷情况，在水电站发电厂的内部进行相应的生产负荷的二次分配工作，并能结合实际情况来明确相应的机组组合方案、投入生产的运行机组数量以及机组间相应的负荷分配组合等。因此，结合水电站发电的自动发电控制的分析，则应涉及到机组生产功率优化调整，在此基础上进行机组合理的启停工序的明确，最后以实现最佳化分配有功负荷，满足机组安全工作的要求。
第一，对于不具备调节能力的水电发电厂来说，这种电站的电力系统往往则是能起到一定的基荷或调相的作用。从实际情况来看，主要的经济运行模式则是，从整体上进行综合考虑，排除不利影响因素，在一定的流量情况下，保障水轮机组的最大化出力；
第二，如果水电站发电厂具有一定的调节能力，这部分小型水电站中，电力系统则是进行调峰调频处理，相应的经济运行模式表现为一定量的发电负荷要求下，力求实现水电站的最小化耗水量。
在分析上述两种类型的小型水电站的过程中，相应的水电厂的自动发电控制所涉及到的基础条件、运行方式以及步骤则是基本相同。其中，对于前者则是更加容易满足经济运行的条件，往往较为简单。一般来说，能够实现较好的运行效率，且能有效实现电力系统基荷的贡献值要求。对于后者来说，利用调节发电引用流量，能体现出自动发电控制的特点，有效进行调配发电厂的生产负荷，从而满足小型水电站发电厂的经济运行的要求。进行相应的调配方式主要有动态规划法、微增率法等，这里进行如下的分析。
3 利用动态规划法进行生产调配
动态规划方法，则是由美国科学家在本世纪五十年代所提出，能有效来解决多阶段问题的最优解。结合实际的问题，进行有阶段有目的的划分处理，在多个阶段中，应认清楚各个阶段中相互关系，要求每个阶段都能具备有效的解决方案，并能保障最优方案则是每个问题的每个阶段的有效解决方案。
针对量调节能力的水力发电厂来说，可以结合动态规划法的优势，有效在内部实现最优化的生产方案，其中，可以在不同的组合方案进行合理的划分，更好地开展计算阶段分析，涉及到单机、两台机组联合生产、三台机组联合生产、四台机组联合生产等方案，相应构建对应的数学模型，选择电力系统或上级生产部分给定的有功负荷为限制条件，目标设定为引用发电流量最小的情况，这样就可以实现提供机组的最优方案的分析，以及能够利用数学模型得到机组内部的最优负荷的分配情况。结合具体的运行情况来看，特别是发电厂进行生产方案调整的过程中，利用动态规划法能有效实现相关的机组运行参数的快速而准确的确定。根据上述方案，利用计算机进行程序化实现，能有效快速地优化调整各机组运行参数，充分利用自动化控制系统的优势，实现预期的内部自动化控制的目标。
4 等微增率法
4.1 水轮机组微增率曲线
结合水电站发电厂的运行规律，可以知道水电厂的输出功率的表达式如下：
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其中，水头(H)、输出功率 (P)、重力加速度(g)及发电引用流量(Q)
根据上述公式可以看出，水轮机组出力功率则是水轮机工作水头和应用流量成为正比关系，可以得到公式，即P=M(Q，H)。通过必要的换算可以得到关于发电流量Q的函数表达式。通过结合实际情况来测定机组发电流量Q、水轮机组出力P、以及机组工作水头H，这样就可绘制并得到相应的水轮机组的功率特性曲线。
针对水轮机组耗水量微增率来说，，则是进行相应的引用的发电流量对于出力的导函数，进行上述公式推导以及求导，这样就可以得到相应的发电流量微增率特性曲线，能够反映出相应的水电站发电厂的运行规律。
4.2 等微增率原则
结合小型水电站发电厂来看，特别能具备相应的发电引用流量调节能力情况下，进行自动发电控制技术的出力，能有效保障符合发电引水量最低情况下的运行目标能够实现最大化的有功负荷情况，这就是可以实现.png)
的最小值要求，相应的满足条件：.png)
，在此基础上，进行相应的拉格朗日乘数法法则，通过进行上述公式的变换处理，能够得到结论：对于具备相应的发电引用流量调节的水电站发电厂来说，当每台机组的发电流量微增率相等情况下，这样发电厂总的发电引水量则为最小值。
4.3 不同机组数组合
这里结合不同机组数的组合情况，利用上述提出等微增率法进行分析如下。
对于单机运行的情况来说，最为直观简单，能够保障机组能够直接接受流量以及相应的有功负荷条件，从而保障实现预期的生产任务要求。
如果发电厂内部的两台机组联合运行来说，充分借助于上述的等微增率法的优势，能有效进行合理化的负荷分配，其具有较为简便的操作性。结合两台机组的发电流量微增率特性曲线的情况，可以有效将机组工作点通过坐标系中的交点来进行确定，这样就可以相应的交点信息来进行相应的确定两台机组的分配负荷。在这样的情况下，电力系统则意味着结合要求进行相关的有功负荷的较少以及增加，这样可以进行一台或者两台机组的微增率特性曲线的平移操作，经过这样操作后的交点则意味着相应的工况下的两台机组来承担的有功负荷情况。
对于三台机组联合运行的发电厂来说，常规操作则是进行任意两台机组的发电量以及负荷进行相应的叠加处理，这就可以将叠加结果以及和第三台机组发电流量微增率特性曲线的交点来明确为相应的工作点，相类似相应的两台机联合运行，这样保障进行相关各个机组负荷来确定。
所以，如果小型水电站发电厂具备比较少的机组台数，可以通过发电流量等微增率法方式来进行相应的机组间的有功负荷合理化分配，这样则具备一定的有效性、间接性效果。如果发电厂具备比较多的机组台数，这样的组合方案则比较多，则应结合实际来进行最优组合的选择。
5结语
综上所述，结合小型水力发电厂的实际情况，能结合相应的发电耗水量等微增率法或动态规划法的数学模型，充分发挥好计算机程序化的优势，能便捷快速地进行发电厂经济运行模式的优化，有效实现发电厂的经济运行状态的调整。
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作者简介：汪百花（1983-），女，助理工程师，理工学士，国电大渡河龚嘴水力发电总厂综合处。
通讯作者：张康（1983- ），男，工程师，理工学士，国电大渡河瀑布沟水力发电总厂安全监察处。
论文作者:汪百花, 张康
论文发表刊物:《中国电业》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/24
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