300 MW火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行控制措施初探

周宗立，李 海，周宗偉，梅小麗

（1.大唐許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 許昌 461670；2.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司，河南 鄭州 450016；3.國(guó)網(wǎng)鄭州供電公司，河南 鄭州 450016）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公司、企業(yè)不斷增加，企業(yè)自備的電廠也在不斷增多。企業(yè)自備的電廠通常與大電網(wǎng)的功率交換比較小，有些自備的電廠甚至與大電網(wǎng)相連，這些組成了小容量的孤立電網(wǎng)。孤立電網(wǎng)對(duì)電負(fù)荷的擾動(dòng)性大，對(duì)火電機(jī)組的控制策略有更高的要求。此外，孤網(wǎng)運(yùn)行的火電機(jī)組可以在大電網(wǎng)大面積停電后幫助其恢復(fù)系統(tǒng)，因此對(duì)火電機(jī)組的孤網(wǎng)運(yùn)行控制研究非常重要。本文主要以霍煤鴻駿鋁有限公司為例，對(duì)其火電機(jī)組的孤網(wǎng)運(yùn)行控制進(jìn)行分析。

1 機(jī)組情況簡(jiǎn)介

本文主要針對(duì)霍煤鴻駿鋁有限公司的孤網(wǎng)運(yùn)行狀況，采取對(duì)優(yōu)化孤網(wǎng)運(yùn)行控制措施，其機(jī)組基本情況：該公司的裝機(jī)容量為2×300 MW，主機(jī)主要是由哈爾濱的三大動(dòng)力廠生產(chǎn)的；該公司的電廠計(jì)劃以220 kV出線接入到東北電網(wǎng)，并且該公司的電廠需為一內(nèi)蒙古東部地區(qū)的鋁廠供電；汽輪機(jī)的型式是單軸、直接空冷、雙缸雙排氣、一次中間再熱、凝汽式；機(jī)組采用國(guó)電智深的分散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)MCS、ECS等功能的一體化［1］。

2 火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)

火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的主要特點(diǎn)是火電機(jī)組負(fù)荷控制的方式變?yōu)榱祟l率控制的方式，而孤網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵是要保持頻率的穩(wěn)定。但傳統(tǒng)的機(jī)組設(shè)置是為了滿足大電網(wǎng)的運(yùn)行方式而設(shè)定的，與孤網(wǎng)運(yùn)行的方式相差很多，所以需要進(jìn)行改進(jìn)。此外，運(yùn)行方式的啟動(dòng)，性能的調(diào)節(jié)等具有保護(hù)功能的方面，孤網(wǎng)的運(yùn)行方式也不同于常規(guī)的并網(wǎng)運(yùn)行方式，因此，必須對(duì)數(shù)字電調(diào)控制邏輯進(jìn)行修補(bǔ)、完善。

3 孤網(wǎng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

3.1 孤網(wǎng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題

霍煤鴻駿鋁有限公司的孤網(wǎng)運(yùn)行存在三個(gè)方面的問(wèn)題：第一，300 MW火電機(jī)組的并網(wǎng)問(wèn)題一直有待解決；第二，霍煤鴻駿鋁有限公司的用電負(fù)荷過(guò)大，已達(dá)到了840 MW；第三，霍煤鴻駿鋁有限公司的發(fā)電一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)給火電機(jī)組的防寒過(guò)冬帶來(lái)問(wèn)題，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)收益也會(huì)產(chǎn)生影響。因此，需要對(duì)火電機(jī)組的運(yùn)行控制采取一定的優(yōu)化措施［2］。

3.2 優(yōu)化孤網(wǎng)運(yùn)行控制的措施

（1）強(qiáng)化保護(hù)功能

針對(duì)300 MW火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)，進(jìn)行負(fù)荷下跌預(yù)測(cè)等功能的完善。孤網(wǎng)單機(jī)／雙機(jī)帶鋁廠負(fù)荷時(shí)，如果鋁廠發(fā)生故障超出一定負(fù)荷，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的高頻率運(yùn)行，致使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到動(dòng)作值，導(dǎo)致火電機(jī)組的停運(yùn)［3］。所以，在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)動(dòng)作值重新設(shè)定，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況對(duì)OPC的動(dòng)作值進(jìn)行修改，強(qiáng)化孤網(wǎng)運(yùn)行的保護(hù)措施。

（2）新增一次調(diào)頻回路

發(fā)變組的主開(kāi)關(guān)在進(jìn)行閉合后，數(shù)字電調(diào)的控制方式會(huì)維持在原有設(shè)計(jì)的閥位，新增加一次調(diào)頻回路，對(duì)孤網(wǎng)方式下的一次調(diào)頻回路轉(zhuǎn)速全程加以控制。在一次調(diào)頻回路中避免調(diào)節(jié)盲區(qū)，將調(diào)節(jié)范圍控制在一定的開(kāi)度，對(duì)于一次調(diào)頻的不等率使用折現(xiàn)函數(shù)的運(yùn)算原理，維持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。

（3）改進(jìn)鍋爐的控制系統(tǒng)

對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)的改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

a.火電機(jī)組的孤網(wǎng)運(yùn)行方式缺少負(fù)荷指令信號(hào)，只能通過(guò)使用實(shí)發(fā)負(fù)荷及微分信號(hào)之和作為鍋爐主控的反饋信息，鍋爐大部分熱量的需求值都是通過(guò)該信號(hào)決定的。但如果將實(shí)發(fā)負(fù)荷信號(hào)取代原有的具備提前預(yù)測(cè)功能的負(fù)荷信號(hào)，那么在動(dòng)作的效果上會(huì)具有一定的滯后性。負(fù)荷微分回路可以提高機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)速度，對(duì)鍋爐蓄熱起到動(dòng)態(tài)的升降作用，改善主汽壓力的品質(zhì)［4］。

b.設(shè)計(jì)機(jī)前壓力偏差的動(dòng)態(tài)微分，這種回路可以對(duì)主汽壓力的實(shí)際值、幅值、壓力定值偏差的動(dòng)態(tài)方向做出判斷，根據(jù)主汽壓力的變化進(jìn)行調(diào)整。此外，由于孤網(wǎng)運(yùn)行可能會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)極效應(yīng)，引起機(jī)前壓力的波動(dòng)，影響夜里偏差微分效果，進(jìn)而設(shè)計(jì)了濾波的邏輯回路。

c.將壓力偏差調(diào)節(jié)器變?yōu)閰?shù)控制的方式。將實(shí)際的壓力偏差通過(guò)函數(shù)的計(jì)算后，再經(jīng)過(guò)PID的調(diào)節(jié)器進(jìn)行運(yùn)算，在主汽壓力波動(dòng)大時(shí)減少煤量的波動(dòng)，避免造成鍋爐系統(tǒng)的震蕩反應(yīng)［5］。具體的PID調(diào)節(jié)器參數(shù)如表1。

表1 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)值

在機(jī)組鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中將解耦和前饋的方法加入其中，協(xié)調(diào)汽輪機(jī)與鍋爐動(dòng)態(tài)特性間的不同，增強(qiáng)其穩(wěn)定性和加強(qiáng)其抗干擾的能力。當(dāng)動(dòng)態(tài)變符合時(shí)，通過(guò)前饋信號(hào)補(bǔ)償鍋爐側(cè)壁的滯后性特點(diǎn)，確保主要參數(shù)的穩(wěn)定。并且機(jī)前的壓力調(diào)節(jié)可以對(duì)變參數(shù)進(jìn)行控制，減少煤量的大量超調(diào)。

4 總 結(jié)

綜上所著，孤網(wǎng)方式下，通過(guò)對(duì)300 MW機(jī)組的數(shù)字電調(diào)以及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的完善、優(yōu)化，對(duì)火電機(jī)組進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)邏輯控制回路參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。根據(jù)機(jī)組的調(diào)節(jié)方式和特點(diǎn)，提高孤網(wǎng)火電機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，減少機(jī)組負(fù)荷的大幅波動(dòng)，避免在機(jī)組運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)大幅度的調(diào)整，加強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行控制的研究，促使其更加完善。

［1］ 楊 新，揭其良，畢德忠.300 MW火電機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行控制策略［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2013，（05）：94－100.

［2］ 董春雷.300 MW火電機(jī)組尿素制氨還原法脫硝熱工控制分析［J］.自動(dòng)化博覽，2014，（07）：80－84.

［3］ 漆信東，萬(wàn) 軍.330MW機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)配置和測(cè)試［J］.重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2014，（04）：53－55.

［4］ 鄧彤天，王 迪，周云龍.火電機(jī)組FCB關(guān)鍵控制技術(shù)綜述［J］.電站系統(tǒng)工程，2014，（05）：69－70＋72.

［5］ 董春雷.300 MW火電機(jī)組尿素制氨還原法脫硝熱工控制分析［A］.中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)發(fā)電自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)、電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)、浙江省電力學(xué)會(huì)、《中國(guó)電力》雜志社.2014年中國(guó)發(fā)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)論壇論文集（下冊(cè)）［C］.中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)發(fā)電自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)、電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)、浙江省電力學(xué)會(huì)、《中國(guó)電力》雜志社：，2014.