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摘要：厂级AGC控制是一种先进环保的大型电站控制方式，目前虽有一定的理论研究，但实际应用仍然很少。文章对厂级AGC进行了系统的介绍，探讨了其运行模式以及运行中经常出现的问题，以期探索一种新的节能、环保、高效的电厂运行方式。
关键词：厂级AGC；单机AGC；大型火电机组；电网能量管理；电网控制
中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0072-03
一、厂级AGC的概念和功能
厂级AGC系统是建立在电网能量管理系统(EMS)和发电机组控制系统之间的协调控制系统，是现代电网控制的一种先进技术手段和大型火力发电厂的一项重要功能。
厂级AGC作为衔接电网负荷指令与机组负荷控制的中间枢纽系统，既能满足电网安全、优质、经济运行需要，又能提高发电厂高效、节能、协调运行水平。厂级AGC改变了传统点对点直控机组的调度方式，在接受调度中心下达的全厂负荷指令或计划曲线后，按照“统一调度、分级管理”的原则和节能发电调度的排序要求，根据各台机组的煤耗率、响应速率、调节范围、运行工况等性能参数，自动、合理地进行全厂机组的优化组合和负荷分配，有效降低发电成本，促进机组高效、经济运行。
二、单机AGC与厂级AGC的优缺点比较
1．由于受短期负荷预测能力的限制，中调AGC送至发电厂的指令常常在很短的周期内呈现往复波动的趋势，使机组的风、煤、给水、汽温等控制系统频繁调节，从而影响了系统的稳定性，加剧了主、辅机的磨损，使机组的寿命缩短、检修的成本上升。
全厂AGC调度当总负荷指令变化幅度较小时，在厂级负荷优化调度方式下，可以让少数机组承担变负荷任务，可避免机组负荷的频繁调整，从而减少设备寿命损耗，提高机组运行经济性。
2．单机AGC调度不能根据机组经济性差别实施负荷优化分配。对整个电网，由于机组数量很多，调度侧对各机组具体运行特性及实时工况了解不多，分配机组负荷时考虑的因素复杂，难以实现全网“能耗最低”意义上的负荷分配。
而全厂AGC系统能根据每台机组的供电煤耗进行负荷分配，实现了节能调度。某电厂在厂级AGC系统试运期间，对节能效果做过统计，168小时试运行期间从经济性显示共节约了标煤40.5吨，当时是6×300MW机组，每台机均负荷在210MW左右，据此推算全年可节标煤至少2100吨以上，按每吨800元计算，约节约成本168万元以上。如果负荷率较高且机组功率更高（如百万机组），则每年节省的费用相当可观。
3．单机AGC调度时，负荷不能根据机组主辅机状态避开临界负荷（如启停磨煤机）。全厂AGC调度通过负荷优化分配算法在此负荷点设置了不灵敏区，例如顺序阀方式下的调节汽门不灵敏区，加减负荷需启停磨的不灵敏区等，避免分配负荷的来回波动，从而避免辅机频繁启停，也提高了机组的响应能力，同时也减少一次调频和AGC速率的电网考核。
4．单机AGC调度时，当某台机组的重要辅机如风机等出现的异常及事故不能作出及时响应，只能等中调AGC的二次指令，不利于电网安全。
全厂AGC调度则实时采集各机组负荷控制相关信息，对机组可能出现的异常及事故作出及时的响应，迅速分摊调整其它机组的负荷指令，减少和消除总负荷指令与全厂实发负荷的偏差，保证了发电调度的安全性。
三、厂级AGC控制策略及硬件的组成
1．主要功能。厂级AGC是电网调度的重要组成部分，厂级AGC除满足电网对全厂负荷调度之外，还具有负荷响应快速、发电经济性好、操作灵活等特点，其主要功能有：
（1）接收中调实时发送的全厂负荷指令，在满足负荷响应快速性要求的同时实现机组间负荷的经济分配。
（2）接收中调负荷调度计划（96点负荷曲线），在满足负荷响应快速性要求的同时实现机组间负荷的经济分配。
（3）根据机组主辅机状态自动设定负荷上下限，并具有避免长期停留在临界负荷（如启停磨煤机）附近的能力。
（4）根据各负荷点煤耗值自动拟合煤耗特性曲线。
（5）可实现负荷分配的手/自动无扰切换，值长站具有选择运行方式及手动调整各机组负荷指令的能力。
（6）采用冗余控制器、冗余I/O、关键信号硬连接、与机组协调控制系统（CCS）相配合等技术，系统结构简单，可靠性高。
2．厂级AGC的控制策略原理图。
在电厂原有DCS硬件基础上，新增加了一套冗余硬件，即增加了一套独立的控制系统，完成厂级AGC的所有功能，并通过与其他系统进行通讯，实现数据的共享，厂级AGC系统完全独立，不与原来的系统有任何冲突，可以独立施工作业及调试。
LDS硬件主要由控制器、I/O及值长站组成。LDS硬件及其与RTU、DCS的原理接线图如图2所示：
硬件实物示意图如图3所示。
各硬件的作用：
I/O站：包括主I/O站及备用I/O站（备用I/O站可选），用于采集RTU及各机组DCS的实时信号，通过LDS内部通信网络传输至LDS控制器，并将LDS控制器计算得到的各机组负荷指令通过I/O站发送到各DCS。
I/O站与RTU及各机组DCS之间采用硬接线连接，I/O站与控制器之间采用通信网络方式连接。
I/O站由若干I/O模块组成，I/O模块数量与机组台数有关。
I/O站可实现冗余配置。冗余方式有两种：一是1︰1冗余，此时主I/O站与备I/O站的通道及接线全部一样，但必须在各机组DCS中也增加冗余通道，并通过DCS组态选择主备I/O；另一方式是只设置一个I/O站，在站中配置冗余的I/O模块，并在站中进行主备切换。
控制器：包括主控制器及备用控制器站（备用控制器可选），用于从I/O站获取实时数据，执行负荷分配算法，并将计算出的各机组负荷指令通过I/O站发送到各DCS。
控制器一般采用冗余配置，主备方式可人为指定，在一个控制器故障时自动切换到另一控制器运行。
值长站：运行LDS值长站软件，主要功能为输入基础数据、显示系统参数、执行切换操作。通过LDS内部网络与控制器相连。
四、厂级AGC的运行
1．厂级AGC设定有五种控制模式。
模式1：机组基本。“机组基本”方式是一种非 AGC模式，各机组负荷由机组操作员控制。机组可在 BASE、TF或 CCS方式。
模式2：机组控制。“机组控制”方式下各机组 CCS投入AGC但各机组负荷指令由值长手动给出。
模式3：电厂控制。“电厂控制”方式下各机组 CCS投入AGC，厂级负荷指令由值长手动给出，通过负荷指令高低限和负荷优化分配 算法给出各机组负荷指令。“电厂控制”方式下要求至少有一台机组在“厂级控制”。
模式4：调度控制。“调度控制”方式下总负荷指令由中调EMS系统给出，通过负荷指令高低限和负荷优化分配算法给出各机组负荷指令。
以上几种方式的投入顺序：机组控制→电厂控制→调度控制，其中从机组控制投入电厂控制须通过操作厂级AGC开关投入。
解除顺序可越级或逐级解除。
模式5：单机AGC方式。单机AGC方式下各机组 CCS投入AGC，但各机组负荷指令由中调EMS系统直接给出。
2．负荷分配策略。
负荷分配策略只在厂级AGC系统投入“电厂控制”或“调度控制”下才起作用。负荷分配策略有两种，综合煤耗优化和按照比例分配。
综合煤耗优化：综合考虑各机组煤耗、变负荷率要求、上下负荷保留限、各机组指令最大差值不能超 60MW等。
按照比例分配：默认方式为按机组可调容量比例进行分配，如20︰20︰20︰20︰22︰22，操作员也可以手动调整。当操作员选择比例分配方式时各机组“比例操作站”才会显示。此方式是模拟目前中调对电厂主要负荷分配模式，也是系统理论节煤计算的参比方式。
机组最少台数功能可选择手动投入，只在分配策略为综合煤耗优化时有效，对比例分配不起作用；当负荷分配策略为自动时，机组最少台数功能由值长决定是否“投入”，可以通过操作画面中的“投入”按钮，下发遥控命令即可实现“投入”或“退出”
功能。
3．负荷转移功能。负荷转移功能只当系统在“电厂控制”或“调度控制”方式才起作用，与分配策略无关，主要有以下三种方式：
（1）当某台机组由“厂级控制”解到“机组控制”时，本机组不再接受上级下发的负荷指令并保持当前负荷，如上次下发的调节目标没有完成，没有完成的负荷将自动转移到其它在“厂级控制”的机组（分配方式同当前负荷分配策略）；当操作员手动通过操作站改变该台机组负荷，当全厂负荷指令与实际负荷超出控制死区，多出的负荷将自动由参与“厂级控制”的机组承担（分配方式同当前负荷分配策略）以保持全厂负荷在目标值。
（2）当某台机组故障或其它原因解除了AGC，并且本台当前负荷与该机组当前目标或解除AGC时负荷（或上次发生转移时的负荷）超出控制死区（例如 20MW），多出的负荷将自动由参与“厂级控制”的机组承担（分配方式同当前负荷分配策略）以保持全厂负荷在目标值（本方式适用于机组启停、辅机故障、机组跳闸、机组AGC解除等情况）。
（3）当某台机组保持在“厂级控制”，调节过程中如负荷跟不上目标，全厂负荷不会发生负荷转移。
五、厂级AGC系统建设及运行中的其他问题
厂级控制理论研究较早，但是因为涉及到中调调度方式的改变，这种改变可能对国家电监会出台的两个细则产生负面影响，因此进展缓慢。
厂级AGC运行中通过减少参与负荷调节的机组台数，避免了机组的频繁调节，有利于提高机组的安全稳定性能，增长机组使用寿命；对电网而言则可大幅度精简电力调度控制对象，简化电网调度员对电厂的运行操作。电厂通过集中监控机组运行，在个别机组工况异常情况下，其它机组能及时弥补减少的负荷，满足调度总的负荷要求，减少对电网的冲击。但是电厂方总希望自己的利益最大化，将状态好的机组尽量带更多的负荷，很少留负荷余量，这就导致电网的安全受到了影响，发生电网事故时，很可能出现加负荷不及时导致电网频率降低等，这两方的矛盾一直不能找到一个平衡点，国家也没有相关政策出台，现在对政策的制定还处在一个初始阶段，这也是一种先进的控制方式到目前仍未大规模实施的因素之一，到目前已知的仅有两家电厂实施完成。在已实施的这两家电厂上，中调也作出了诸多限制，简单列举如下：
1．厂级AGC建设须保留原有的单机控制模式，并能够通过中调远方操作的方式实现单机控制与全厂控制的模式切换。
2．厂级AGC建设必须充分考虑电网安全稳定的需要，做到总速率达到“运行机组总容量×1.5%MW/min”的要求，并可以实现“速率优先”及“经济优先”等多模式的选择切换，在实际运行过程中，由中调当值调度员根据电网的需要决定运行的模式
3．为保证每台机组都能够随时留有上下可调节的备用裕度，以备电网不时之需，特别是事故情况下的快速响应，在全厂总负荷未加满的情况下，避免有的机组最低负荷运行，而有的机组满负荷运行，各机组负荷率与全厂总负荷率偏差须小于±10%。
以下是某电网调度中心起草的厂级AGC建设流程，可见中调具有否决权。
电网是一个整体，需要发电企业和调度方密切无间的配合，厂级AGC的实施，将实现更节能的调度方式，同时也减少了调度的工作强度，相应的也给发电企业更大的自由，本来是双赢的系统，因各种原因，目前仍未能大面积推广。随着国家节能降耗政策的深化，这种先进的调度方式将逐步展开。
参考文献
[1] 国家电监会．电厂并网管理细则．
（责任编辑：赵秀娟）
关键词：厂级AGC；单机AGC；大型火电机组；电网能量管理；电网控制
中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0072-03
一、厂级AGC的概念和功能
厂级AGC系统是建立在电网能量管理系统(EMS)和发电机组控制系统之间的协调控制系统，是现代电网控制的一种先进技术手段和大型火力发电厂的一项重要功能。
厂级AGC作为衔接电网负荷指令与机组负荷控制的中间枢纽系统，既能满足电网安全、优质、经济运行需要，又能提高发电厂高效、节能、协调运行水平。厂级AGC改变了传统点对点直控机组的调度方式，在接受调度中心下达的全厂负荷指令或计划曲线后，按照“统一调度、分级管理”的原则和节能发电调度的排序要求，根据各台机组的煤耗率、响应速率、调节范围、运行工况等性能参数，自动、合理地进行全厂机组的优化组合和负荷分配，有效降低发电成本，促进机组高效、经济运行。
二、单机AGC与厂级AGC的优缺点比较
1．由于受短期负荷预测能力的限制，中调AGC送至发电厂的指令常常在很短的周期内呈现往复波动的趋势，使机组的风、煤、给水、汽温等控制系统频繁调节，从而影响了系统的稳定性，加剧了主、辅机的磨损，使机组的寿命缩短、检修的成本上升。
全厂AGC调度当总负荷指令变化幅度较小时，在厂级负荷优化调度方式下，可以让少数机组承担变负荷任务，可避免机组负荷的频繁调整，从而减少设备寿命损耗，提高机组运行经济性。
2．单机AGC调度不能根据机组经济性差别实施负荷优化分配。对整个电网，由于机组数量很多，调度侧对各机组具体运行特性及实时工况了解不多，分配机组负荷时考虑的因素复杂，难以实现全网“能耗最低”意义上的负荷分配。
而全厂AGC系统能根据每台机组的供电煤耗进行负荷分配，实现了节能调度。某电厂在厂级AGC系统试运期间，对节能效果做过统计，168小时试运行期间从经济性显示共节约了标煤40.5吨，当时是6×300MW机组，每台机均负荷在210MW左右，据此推算全年可节标煤至少2100吨以上，按每吨800元计算，约节约成本168万元以上。如果负荷率较高且机组功率更高（如百万机组），则每年节省的费用相当可观。
3．单机AGC调度时，负荷不能根据机组主辅机状态避开临界负荷（如启停磨煤机）。全厂AGC调度通过负荷优化分配算法在此负荷点设置了不灵敏区，例如顺序阀方式下的调节汽门不灵敏区，加减负荷需启停磨的不灵敏区等，避免分配负荷的来回波动，从而避免辅机频繁启停，也提高了机组的响应能力，同时也减少一次调频和AGC速率的电网考核。
4．单机AGC调度时，当某台机组的重要辅机如风机等出现的异常及事故不能作出及时响应，只能等中调AGC的二次指令，不利于电网安全。
全厂AGC调度则实时采集各机组负荷控制相关信息，对机组可能出现的异常及事故作出及时的响应，迅速分摊调整其它机组的负荷指令，减少和消除总负荷指令与全厂实发负荷的偏差，保证了发电调度的安全性。
三、厂级AGC控制策略及硬件的组成
1．主要功能。厂级AGC是电网调度的重要组成部分，厂级AGC除满足电网对全厂负荷调度之外，还具有负荷响应快速、发电经济性好、操作灵活等特点，其主要功能有：
（1）接收中调实时发送的全厂负荷指令，在满足负荷响应快速性要求的同时实现机组间负荷的经济分配。
（2）接收中调负荷调度计划（96点负荷曲线），在满足负荷响应快速性要求的同时实现机组间负荷的经济分配。
（3）根据机组主辅机状态自动设定负荷上下限，并具有避免长期停留在临界负荷（如启停磨煤机）附近的能力。
（4）根据各负荷点煤耗值自动拟合煤耗特性曲线。
（5）可实现负荷分配的手/自动无扰切换，值长站具有选择运行方式及手动调整各机组负荷指令的能力。
（6）采用冗余控制器、冗余I/O、关键信号硬连接、与机组协调控制系统（CCS）相配合等技术，系统结构简单，可靠性高。
2．厂级AGC的控制策略原理图。
在电厂原有DCS硬件基础上，新增加了一套冗余硬件，即增加了一套独立的控制系统，完成厂级AGC的所有功能，并通过与其他系统进行通讯，实现数据的共享，厂级AGC系统完全独立，不与原来的系统有任何冲突，可以独立施工作业及调试。
LDS硬件主要由控制器、I/O及值长站组成。LDS硬件及其与RTU、DCS的原理接线图如图2所示：
硬件实物示意图如图3所示。
各硬件的作用：
I/O站：包括主I/O站及备用I/O站（备用I/O站可选），用于采集RTU及各机组DCS的实时信号，通过LDS内部通信网络传输至LDS控制器，并将LDS控制器计算得到的各机组负荷指令通过I/O站发送到各DCS。
I/O站与RTU及各机组DCS之间采用硬接线连接，I/O站与控制器之间采用通信网络方式连接。
I/O站由若干I/O模块组成，I/O模块数量与机组台数有关。
I/O站可实现冗余配置。冗余方式有两种：一是1︰1冗余，此时主I/O站与备I/O站的通道及接线全部一样，但必须在各机组DCS中也增加冗余通道，并通过DCS组态选择主备I/O；另一方式是只设置一个I/O站，在站中配置冗余的I/O模块，并在站中进行主备切换。
控制器：包括主控制器及备用控制器站（备用控制器可选），用于从I/O站获取实时数据，执行负荷分配算法，并将计算出的各机组负荷指令通过I/O站发送到各DCS。
控制器一般采用冗余配置，主备方式可人为指定，在一个控制器故障时自动切换到另一控制器运行。
值长站：运行LDS值长站软件，主要功能为输入基础数据、显示系统参数、执行切换操作。通过LDS内部网络与控制器相连。
四、厂级AGC的运行
1．厂级AGC设定有五种控制模式。
模式1：机组基本。“机组基本”方式是一种非 AGC模式，各机组负荷由机组操作员控制。机组可在 BASE、TF或 CCS方式。
模式2：机组控制。“机组控制”方式下各机组 CCS投入AGC但各机组负荷指令由值长手动给出。
模式3：电厂控制。“电厂控制”方式下各机组 CCS投入AGC，厂级负荷指令由值长手动给出，通过负荷指令高低限和负荷优化分配 算法给出各机组负荷指令。“电厂控制”方式下要求至少有一台机组在“厂级控制”。
模式4：调度控制。“调度控制”方式下总负荷指令由中调EMS系统给出，通过负荷指令高低限和负荷优化分配算法给出各机组负荷指令。
以上几种方式的投入顺序：机组控制→电厂控制→调度控制，其中从机组控制投入电厂控制须通过操作厂级AGC开关投入。
解除顺序可越级或逐级解除。
模式5：单机AGC方式。单机AGC方式下各机组 CCS投入AGC，但各机组负荷指令由中调EMS系统直接给出。
2．负荷分配策略。
负荷分配策略只在厂级AGC系统投入“电厂控制”或“调度控制”下才起作用。负荷分配策略有两种，综合煤耗优化和按照比例分配。
综合煤耗优化：综合考虑各机组煤耗、变负荷率要求、上下负荷保留限、各机组指令最大差值不能超 60MW等。
按照比例分配：默认方式为按机组可调容量比例进行分配，如20︰20︰20︰20︰22︰22，操作员也可以手动调整。当操作员选择比例分配方式时各机组“比例操作站”才会显示。此方式是模拟目前中调对电厂主要负荷分配模式，也是系统理论节煤计算的参比方式。
机组最少台数功能可选择手动投入，只在分配策略为综合煤耗优化时有效，对比例分配不起作用；当负荷分配策略为自动时，机组最少台数功能由值长决定是否“投入”，可以通过操作画面中的“投入”按钮，下发遥控命令即可实现“投入”或“退出”
功能。
3．负荷转移功能。负荷转移功能只当系统在“电厂控制”或“调度控制”方式才起作用，与分配策略无关，主要有以下三种方式：
（1）当某台机组由“厂级控制”解到“机组控制”时，本机组不再接受上级下发的负荷指令并保持当前负荷，如上次下发的调节目标没有完成，没有完成的负荷将自动转移到其它在“厂级控制”的机组（分配方式同当前负荷分配策略）；当操作员手动通过操作站改变该台机组负荷，当全厂负荷指令与实际负荷超出控制死区，多出的负荷将自动由参与“厂级控制”的机组承担（分配方式同当前负荷分配策略）以保持全厂负荷在目标值。
（2）当某台机组故障或其它原因解除了AGC，并且本台当前负荷与该机组当前目标或解除AGC时负荷（或上次发生转移时的负荷）超出控制死区（例如 20MW），多出的负荷将自动由参与“厂级控制”的机组承担（分配方式同当前负荷分配策略）以保持全厂负荷在目标值（本方式适用于机组启停、辅机故障、机组跳闸、机组AGC解除等情况）。
（3）当某台机组保持在“厂级控制”，调节过程中如负荷跟不上目标，全厂负荷不会发生负荷转移。
五、厂级AGC系统建设及运行中的其他问题
厂级控制理论研究较早，但是因为涉及到中调调度方式的改变，这种改变可能对国家电监会出台的两个细则产生负面影响，因此进展缓慢。
厂级AGC运行中通过减少参与负荷调节的机组台数，避免了机组的频繁调节，有利于提高机组的安全稳定性能，增长机组使用寿命；对电网而言则可大幅度精简电力调度控制对象，简化电网调度员对电厂的运行操作。电厂通过集中监控机组运行，在个别机组工况异常情况下，其它机组能及时弥补减少的负荷，满足调度总的负荷要求，减少对电网的冲击。但是电厂方总希望自己的利益最大化，将状态好的机组尽量带更多的负荷，很少留负荷余量，这就导致电网的安全受到了影响，发生电网事故时，很可能出现加负荷不及时导致电网频率降低等，这两方的矛盾一直不能找到一个平衡点，国家也没有相关政策出台，现在对政策的制定还处在一个初始阶段，这也是一种先进的控制方式到目前仍未大规模实施的因素之一，到目前已知的仅有两家电厂实施完成。在已实施的这两家电厂上，中调也作出了诸多限制，简单列举如下：
1．厂级AGC建设须保留原有的单机控制模式，并能够通过中调远方操作的方式实现单机控制与全厂控制的模式切换。
2．厂级AGC建设必须充分考虑电网安全稳定的需要，做到总速率达到“运行机组总容量×1.5%MW/min”的要求，并可以实现“速率优先”及“经济优先”等多模式的选择切换，在实际运行过程中，由中调当值调度员根据电网的需要决定运行的模式
3．为保证每台机组都能够随时留有上下可调节的备用裕度，以备电网不时之需，特别是事故情况下的快速响应，在全厂总负荷未加满的情况下，避免有的机组最低负荷运行，而有的机组满负荷运行，各机组负荷率与全厂总负荷率偏差须小于±10%。
以下是某电网调度中心起草的厂级AGC建设流程，可见中调具有否决权。
电网是一个整体，需要发电企业和调度方密切无间的配合，厂级AGC的实施，将实现更节能的调度方式，同时也减少了调度的工作强度，相应的也给发电企业更大的自由，本来是双赢的系统，因各种原因，目前仍未能大面积推广。随着国家节能降耗政策的深化，这种先进的调度方式将逐步展开。
参考文献
[1] 国家电监会．电厂并网管理细则．
（责任编辑：赵秀娟）