淺談提高火電機組AGC響應(yīng)速度的方法

宋文峰

（大唐呼圖壁能源開發(fā)有限公司熱電廠 831200）

淺談提高火電機組AGC響應(yīng)速度的方法

宋文峰

（大唐呼圖壁能源開發(fā)有限公司熱電廠 831200）

近年來，自動發(fā)電控制（AGC）廣泛應(yīng)用于我國電力系統(tǒng)之中，在線閉環(huán)控制得以實現(xiàn)且成效顯著，本文在分析影響火電機組負(fù)荷響應(yīng)的因素的基礎(chǔ)上，提出提高火電機組AGC響應(yīng)速度的具體方法，以期為今后的電力系統(tǒng)AGC的有效運行提供意見參考。

火電機組；AGC；響應(yīng)速度

引言

AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)是一個在線閉環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及因素多，技術(shù)難度大，主要包括通信系統(tǒng)、AGC控制軟件，機組自動控制系統(tǒng)及一次設(shè)備等問題，同時還要關(guān)注電網(wǎng)調(diào)度安排、實際運行、與維護(hù)間的管理配合。在負(fù)荷響應(yīng)上，水、火電機組明顯不同，火電機組產(chǎn)生及轉(zhuǎn)換能量過程繁雜且中間環(huán)節(jié)較多，延遲大，導(dǎo)致難以對其自動發(fā)展進(jìn)行全面控制與管理。尤其是火電機組產(chǎn)生轉(zhuǎn)換能量過程中延遲過大，通常很難實現(xiàn)快速調(diào)度負(fù)荷的需求，特別是工況運行或工況試驗時。本文從火電機組負(fù)荷相應(yīng)方面提出提高火電機組響應(yīng)速度的具體方法。

1 影響火電機組負(fù)荷響應(yīng)的因素

1.1 鍋爐響應(yīng)的延遲性

決定火電機組負(fù)荷響應(yīng)延遲的主要因素在于負(fù)荷指令發(fā)出，鍋爐接收后，煤量變化至蒸汽流量改變其中所需時間，這就是產(chǎn)生蒸汽所需要的延遲時間。通常來說，鍋爐蒸汽延遲時間為1.0～2.5min之間，假如通過機組鍋爐的風(fēng)速高、風(fēng)量大，且煤粉具有較強的攜帶能力，那么應(yīng)適當(dāng)減少延遲時間。制粉過程是產(chǎn)生延遲時間的主要階段，但是煤粉細(xì)度、一次風(fēng)量皆受制于運行要求，因而這種延遲時間不易克服。

1.2 滑壓運行

滑壓運行階段（25～75%MCR），汽輪機組負(fù)荷變動時，機組鍋爐蓄熱能力伴隨參數(shù)而改變，且這種改變與負(fù)荷需求改變一致，即呈現(xiàn)正相關(guān)變化關(guān)系。若負(fù)荷增長時，機組鍋爐蓄熱以增加參數(shù)，提高蓄熱能力；若負(fù)荷減小，鍋爐蓄熱參數(shù)降低，熱量釋放。一般而言，在負(fù)荷降低過程中，負(fù)荷減小到滑壓切換點，參數(shù)隨之下降，熱量釋放補充了彌補了煤量減少而降低的熱量，這時在協(xié)調(diào)控制作用下煤量將進(jìn)一步減少，然而受制粉過程延遲作用的影響，暫時不會對負(fù)荷變化產(chǎn)生影響，此時負(fù)荷保持2min左右的實踐，而后快速下降。

1.3 協(xié)調(diào)控制方式

選取300MW機組為例，其協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基于鍋爐跟隨（BF），協(xié)調(diào)控制鍋爐、機組的不同負(fù)荷響應(yīng)。主要采取以下三種方式：①鍋爐側(cè)提高負(fù)荷的前饋信號；②汽輪機組提高負(fù)荷的延遲環(huán)節(jié)；③主蒸氣壓過大時，增加汽門調(diào)節(jié)的限制作用。PID環(huán)節(jié)延遲了汽輪機汽門調(diào)節(jié)動作，確保負(fù)荷改變后的蓄熱供給，由此能量供給實現(xiàn)平衡。另外，調(diào)節(jié)汽門延遲被打開，鍋爐蓄熱未能充分利用，增加了負(fù)荷響應(yīng)延遲時間，特別是接到ADS指令后，開始AGC自動控制，這是調(diào)度中心不能及時接受到變化的負(fù)荷反饋信息，嚴(yán)重影響了負(fù)荷調(diào)節(jié)。

1.4 鍋爐蓄熱能力

鍋爐蓄熱的利用可分為兩類：①汽輪機調(diào)節(jié)汽門快速打開或關(guān)閉時，致使氣壓突然變化，影響了飽和溫度與汽包壓力，汽包蒸發(fā)量也突然發(fā)生改變，以符合負(fù)荷要求；②鍋爐受熱面發(fā)生金屬容量的釋放或儲存。某種程度上來說，前者減小了負(fù)荷響應(yīng)延遲，然而這種程度受參數(shù)偏離設(shè)定值范圍的影響，受限于機組經(jīng)濟(jì)安全運行。后者的實現(xiàn)需要相應(yīng)的時間，不能負(fù)荷指令變化時降低負(fù)荷響應(yīng)延遲。利用鍋爐蓄熱能力調(diào)節(jié)過程實驗結(jié)果說明，這一調(diào)節(jié)過程縮短了負(fù)荷響應(yīng)延遲，延長了調(diào)節(jié)過程。

1.5 鍋爐爐型及機組容量

鍋爐爐型在很大程度上影響著AGC響應(yīng)，相較于汽包爐，直流爐沒有汽包，使得其蓄熱能力不強，所以，升降負(fù)荷會引起機組參數(shù)變化，從而影響了升負(fù)荷速率。通常，機組容量愈大，其負(fù)荷變化速率愈大。

2 提高火電機組AGC響應(yīng)速度的方法

2.1 運用BF工作方式，更加有效地利用鍋爐蓄熱

汽輪主控接收負(fù)荷指令，根據(jù)負(fù)荷的偏差快速響應(yīng)輸出直接作用在4個高壓調(diào)節(jié)門，從而減少延遲時間在1～1.5min間。這種結(jié)果是使得參數(shù)波動較大，并增加調(diào)節(jié)過程時間，因而必須降低參數(shù)運行設(shè)置值，影響運行的安全與經(jīng)濟(jì)。所以，需相應(yīng)的對PID環(huán)節(jié)中的階次和時間作調(diào)整，繼而減少參數(shù)波動和延遲實踐，實現(xiàn)兩者兼顧。

2.2 增強一次風(fēng)量及煤量的前饋作用

假如利用負(fù)荷變化發(fā)出的前饋信號，改變供給的煤量，由此改變鍋爐燃燒率，適應(yīng)變化的負(fù)荷需要。還能利用這種前饋信號改變一次風(fēng)量，利用蓄粉響應(yīng)負(fù)荷需要，進(jìn)而縮短延遲時間，有效避免了制粉耗時，進(jìn)而相應(yīng)的調(diào)整前饋信號強度，此時延遲時間一般為1.5～2.5min，對上述兩種負(fù)荷變化前饋作用能實現(xiàn)最佳效果。

2.3 借助先進(jìn)控制方式，增強鍋爐動態(tài)響應(yīng)

由于鍋爐有著較大的慣性和滯后性，想在TF方式下，對鍋爐測功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，難以使機組功率響應(yīng)AGC指令變化。因此，應(yīng)借助鍋爐蓄熱能力，并且改進(jìn)控制方式，達(dá)到加快動態(tài)響應(yīng)的效果。當(dāng)前主要采取的控制方式有：①TF方式下，新型協(xié)調(diào)系統(tǒng)，具體指基于鍋爐非線性模型，結(jié)合預(yù)測控制技術(shù)，對鍋爐蓄熱能力做出預(yù)熱，實現(xiàn)提前控制煤量，同時對鍋爐慣性做出補償，確保機組負(fù)荷響應(yīng)速度較快，達(dá)到平穩(wěn)壓力的效果；②基于TF系統(tǒng)，對鍋爐動態(tài)特性進(jìn)行補償，使其對小的滯后性和慣性都有較好的響應(yīng)的控制方式，由此，當(dāng)鍋爐負(fù)荷指令加快動作速度時，仍舊可確保機組的穩(wěn)定。

2.4 升降負(fù)荷運用定壓方式

滑壓運行下，鍋爐蓄熱能力影響負(fù)荷響應(yīng)速率，且這種影響是負(fù)面的，所以，在AGC負(fù)荷范圍內(nèi)，運用定壓升降負(fù)荷，不會導(dǎo)致鍋爐蓄熱能力的改變，繼而消除了滑壓對負(fù)荷響應(yīng)的不良影響。

2.5 一次調(diào)頻

火電機組本身延遲性較大，實際應(yīng)用上，可將電網(wǎng)頻率信號作為前饋信號，體現(xiàn)了電網(wǎng)負(fù)荷的平衡。當(dāng)前，采用最多的調(diào)節(jié)裝置是以DEH為基準(zhǔn)汽輪機組，其調(diào)節(jié)速度快。DEH參與一次調(diào)頻，可促使電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，減少負(fù)荷偏差和AGC調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)。

3 結(jié)語

火電機組AGC系統(tǒng)較為復(fù)雜，要想提高其控制的負(fù)荷響應(yīng)能力，需立足于機組設(shè)備、升降負(fù)荷方式、控制策略、一次風(fēng)量、給煤量等多角度、多層面做綜合改進(jìn)。就當(dāng)前火電機組AGC運行狀況來說，還需要進(jìn)行更多的努力，著力研究更科學(xué)先進(jìn)的方法以更為有效的提高火電機組AGC響應(yīng)速度。

[1]金豐，陳建國.火電機組一次調(diào)頻和AGC性能優(yōu)化分析[J].東北電力技術(shù)，2014（05）：7～10.

[2]尹航.火電機組對AGC響應(yīng)速度的分析[J].中國電業(yè)（技術(shù)版），2014（06）：29～31.

TM76

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1004-7344（2016）03-0076-01

2016-1-11