火電機組負荷動態(tài)調(diào)節(jié)安全性及應(yīng)對措施分析

郭躍武

摘要：華北區(qū)域并網(wǎng)管理兩個細則實施以來，對機組調(diào)節(jié)品質(zhì)提出更高的要求，并網(wǎng)電廠為提高經(jīng)濟利益最大化，不斷提高機組性能。在機組性能提高的基礎(chǔ)下，只有將機組負荷實施動態(tài)調(diào)節(jié)，即投入BLR控制方式，才能大幅增加調(diào)節(jié)容量。文章從動態(tài)調(diào)節(jié)給機組安全、節(jié)能、供熱等帶來的影響進行分析，并逐一采取應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：火電機組；機組負荷；動態(tài)調(diào)節(jié)；安全性；應(yīng)對措施 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）28-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.068

1 概述

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展社會對于供電質(zhì)量要求的提高以及控制系統(tǒng)及主機設(shè)備自動化水平的進步，電網(wǎng)公司對發(fā)電廠各機組的自動化調(diào)節(jié)品質(zhì)要求越來越高，并出臺了一系列考核辦法和管理細則。比如：華北地區(qū)電網(wǎng)公司2009年初出臺的《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細則》和《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則》，對發(fā)電計劃和服務(wù)質(zhì)量各個方面都提出了詳細的考核和補償規(guī)定和要求，包括影響電網(wǎng)運行質(zhì)量的一次調(diào)頻、調(diào)峰、自動電壓控制（AVC）、無功調(diào)節(jié)、自動發(fā)電控制（AGC）、黑啟動、旋轉(zhuǎn)備用等各個方面，于2009年5月1日正式運行，對并網(wǎng)電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)提出了更為嚴格的要求和新的課題。

AGC是自動發(fā)電控制的簡稱，就是機組根據(jù)中調(diào)的指令自動調(diào)整輸出功率，以滿足中調(diào)技術(shù)要求。機組在大范圍、快速變化負荷過程中，其參數(shù)的變化應(yīng)同時滿足機組安全和經(jīng)濟運行。也就是在中調(diào)下達負荷調(diào)節(jié)要求后，在保證機組安全運行的同時，必須迅速、準確地將各參數(shù)調(diào)整到位。“兩個細則”對AGC負荷響應(yīng)的要求和考核非常嚴格，主要通過調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)精度、響應(yīng)時間等標準進行獎勵和考核，完成標準越高補償越大，完成標準越低則考核越多。AGC主站在對投入AGC的發(fā)電機組進行遠程控制時，有如下兩種控制模式：一是自動調(diào)節(jié)模式。自動調(diào)節(jié)模式又包括帶基點正常調(diào)節(jié)子模式、帶基點幫助調(diào)節(jié)子模式、無基點子模式、帶基點緊急調(diào)節(jié)子模式、嚴格跟蹤基點子模式；二是人工設(shè)點模式。并網(wǎng)電廠執(zhí)行不同的AGC控制方式主要依據(jù)電網(wǎng)對供電電壓、頻率等質(zhì)量需求和并網(wǎng)發(fā)電機組調(diào)節(jié)品質(zhì)來確定，控制方式的不同對機組運行工況的影響差別較大，而電網(wǎng)管理部門根據(jù)并網(wǎng)電廠對電網(wǎng)貢獻的大小來核算考核和補償?shù)馁M用。

2 機組動態(tài)調(diào)節(jié)方式的必要性

2.1 “兩個細則”補償和考核方式說明

“兩個細則”考核和補償方式都是采用定額模式，考核資金所得全部用于對并網(wǎng)電廠的補償和獎勵返還，在補償費用不足時，不足部分按并網(wǎng)電廠上網(wǎng)電量比例分攤收取。電力公司負責考核執(zhí)行，電力監(jiān)管機構(gòu)負責監(jiān)督考核和協(xié)調(diào)工作。

2.2 兩個細則的零和競爭規(guī)則

由于并網(wǎng)兩個細則管理采用了零和規(guī)則的競爭方式，華北區(qū)域并網(wǎng)電廠為了經(jīng)濟利益的最大化，不斷提高機組性能，導致細則分攤的大盤越來越大。如果機組采用人工設(shè)點模式或嚴格跟蹤基點子模式，即使并網(wǎng)細則其他考核均能滿足電網(wǎng)要求，但由于分攤費用較高，也無法實現(xiàn)盈利。為提高輔助服務(wù)補償費用，在并網(wǎng)細則管理中具備盈利能力，在不斷提高機組調(diào)節(jié)品質(zhì)的基礎(chǔ)下，只有投入負荷動態(tài)調(diào)節(jié)運行方式，即BLR控制方式，大幅增加機組調(diào)節(jié)容量，才能在抵消分攤費用的基礎(chǔ)上實現(xiàn)盈利。

3 機組負荷動態(tài)調(diào)節(jié)存在的問題

機組負荷執(zhí)行動態(tài)調(diào)節(jié)，由于AGC負荷指令頻繁下達，調(diào)節(jié)幅度變化較大，給鍋爐燃燒調(diào)整、主汽參數(shù)的穩(wěn)定、調(diào)速汽門的安全等帶來一系列的不利影響。

3.1 由于負荷調(diào)節(jié)范圍加大影響機組穩(wěn)定運行

首先從保證機組運行安全角度來講，機組負荷調(diào)節(jié)范圍低限應(yīng)該以機組不投油能夠穩(wěn)定運行為限，機組負荷調(diào)節(jié)范圍高限應(yīng)該以額定負荷為限，但是并網(wǎng)細則要求機組要達到最低40%MCR至高限100%MCR；其次從協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性來講，機組負荷調(diào)節(jié)范圍應(yīng)該是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）投入自動時的負荷調(diào)節(jié)范圍，目前AGC實際投運時的負荷范圍一般為低限50%MCR至高限100%MCR。并網(wǎng)機組帶50%負荷時對鍋爐穩(wěn)定燃燒和給水自動調(diào)節(jié)都有不利影響，使得機組運行安全性降低。

3.2 負荷調(diào)節(jié)速率變快對燃燒調(diào)整的影響

燃煤機組允許的負荷變化率一般為2%MCR/min，目前機組投入動態(tài)調(diào)節(jié)后負荷變化速率為3%MCR/min。就中儲式制粉系統(tǒng)來說，機組鍋爐設(shè)備所需要的燃料量由給粉機控制，由于沒有燃料量的計量，燃料量會受到煤粉濕度和粉倉粉位高低等各種因素的影響，如在遇到給粉機存在缺陷或給粉機特性劣化，進入鍋爐的燃料量會有很大的原發(fā)性擾動，會造成機組負荷的大幅波動。

3.3 對主蒸汽壓力的影響

燃煤發(fā)電機組的負荷調(diào)節(jié)性能主要在于負荷對汽輪機調(diào)速汽門和鍋爐設(shè)備燃燒率的響應(yīng)特性，但是也必須考慮保證主汽壓力變化不能太大。主汽壓力是反映燃煤機組安全性和穩(wěn)定性的重要參數(shù)，如主汽壓力大幅度頻繁變化，必然會造成主汽溫度及汽包水位等機組主要參數(shù)不穩(wěn)，使燃料、風量、給水等調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)下降，機組運行穩(wěn)定性遭到破壞，影響機組的安全穩(wěn)定運行。

3.4 對機組經(jīng)濟性的影響

燃煤發(fā)電機組的負荷調(diào)節(jié)過程是相對較長的過程，當接到負荷變化指令后，機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須經(jīng)過一段時間才能達到穩(wěn)定。但由于電網(wǎng)負荷調(diào)度指令變化頻繁，實際運行中AGC指令的變化頻率經(jīng)常有超過機組CCS調(diào)節(jié)頻率情況出現(xiàn)，造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)始終處于頻繁的調(diào)節(jié)狀態(tài)，機組不能穩(wěn)定運行，引起主汽壓力、溫度、再熱溫度、氧量等大幅頻繁變化，使機組不能在最佳工況下運行，對機組經(jīng)濟運行極為不利。

3.5 負荷變化頻繁對設(shè)備壽命的影響

因電網(wǎng)負荷調(diào)度指令變化頻繁，機組負荷始終處于變化狀態(tài)，機組的燃料量、風量、給水量隨之發(fā)生頻繁變化，使得機組蒸汽壓力和溫度也大幅度頻繁波動，必然對機組的壽命有較不利的影響，特別是汽包內(nèi)工質(zhì)處于飽和狀態(tài)，汽包的溫度隨汽包壓力同步變化。負荷變化經(jīng)常導致汽包壁溫變化速度超過2℃/min，另外由于各系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥門、輔機設(shè)備和擋板等頻繁動作也降低了這些設(shè)備的使用周期。

3.6 對機組搶發(fā)電量的影響

電量是電廠的主要利潤來源，經(jīng)過統(tǒng)計分析，機組負荷頻繁調(diào)整要低于機組帶穩(wěn)定負荷所發(fā)電量，特別是在機組高負荷運行時影響較大。

3.7 對入爐煤品質(zhì)要求提高

機組負荷執(zhí)行動態(tài)調(diào)節(jié)，上下限范圍擴大，入爐煤質(zhì)必須滿足機組帶高負荷的需求，對劣質(zhì)煤摻燒降低標煤單價帶來不利影響。

3.8 對供熱首站的影響

機組負荷動態(tài)調(diào)節(jié)時由于負荷變化方向和幅度的不確定性，提前量掌握難度較大，抽汽壓力和流量變化較大，不利于對供熱首站出口壓力和溫度的穩(wěn)定。

4 應(yīng)對措施

4.1 提高配煤管理水平

根據(jù)負荷預(yù)計要求做好配煤工作，保證機組在高負荷時鍋爐燃燒所需煤質(zhì)，嚴禁將凍煤、濕煤等直接上入煤倉。輸煤皮帶必須保證有一路正常備用，失去備用時應(yīng)及時搶修。防止發(fā)生由于煤質(zhì)差或上煤中斷影響機組限出力，進而發(fā)生兩個細則考核。

4.2 加強運行調(diào)整

4.2.1 監(jiān)盤人員要精力集中，必要時安排兩人監(jiān)盤，加強對中調(diào)負荷指令及熱網(wǎng)首站溫度的監(jiān)視，做好隨時升降負荷的準備，保證熱網(wǎng)首站供熱溫度穩(wěn)定，滿足供熱公司調(diào)度的要求。

4.2.2 升降負荷時掌握好提前量，可通過投切給粉機維持主汽壓力穩(wěn)定，防止主汽壓力大幅度波動或長時間超出正常范圍。及時調(diào)整總風量，保證爐膛出口氧量在正常范圍內(nèi)，防止低負荷時，因風量大導致鍋爐燃燒不穩(wěn)滅火；當機組升負荷時，提前增大送風量，防止出現(xiàn)缺氧燃燒。

4.2.3 在對燃燒調(diào)整的同時要加強對主汽溫度及再熱汽溫的調(diào)整，在升負荷時如二級減溫水流量較大，及時打開一級減溫水調(diào)整門，保證二級減溫水調(diào)整門有一定的調(diào)節(jié)余量，防止燃料量突然增加后，主汽溫度超限運行。

4.2.4 根據(jù)煤質(zhì)情況，及時調(diào)整燃燒，合理配風，嚴格控制鍋爐管壁溫度，防止超溫爆管，禁止鍋爐超溫、超壓運行。

4.2.5 及時調(diào)整軸封壓力，維持軸封壓力穩(wěn)定，防止因負荷變化造成軸封壓力過高或過低引起軸封漏汽或真空下降。

4.2.6 加強對汽包水位的監(jiān)視，防止汽泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)卡澀或水位自動調(diào)節(jié)失靈引起水位事故；加強對除氧器、凝汽器、加熱器水位的監(jiān)視，防止因負荷變化快引起的水位異常。

4.2.7 加強對凝結(jié)水、給水壓力的監(jiān)視，避免因負荷大幅變化時壓力低聯(lián)啟備用泵。

4.2.8 啟停制粉系統(tǒng)和清理木屑分離器時因?qū)θ紵捌麥財_動較大，要加強監(jiān)視調(diào)整。

4.3 對重要設(shè)備加強監(jiān)視

4.3.1 經(jīng)常檢查汽機高調(diào)門的運行狀況，高調(diào)門應(yīng)動作靈活無卡澀，如有異常應(yīng)及時采取措施進行處理。經(jīng)常查看各輸粉管的一次風壓，防止堵管，同時要到現(xiàn)場檢查各噴燃器的運行情況，防止噴燃器燒損。

4.3.2 由于運行調(diào)整頻繁，須經(jīng)常派人到飛灰采樣器處查看飛灰可燃物含量是否正常，如有偏大現(xiàn)象應(yīng)及時調(diào)整二次風配比降低飛灰可燃物含量。

4.3.3 加強對燃油系統(tǒng)的檢查，重點檢查內(nèi)漏及滲油。嚴格執(zhí)行定期試用油槍制度，發(fā)現(xiàn)燃油系統(tǒng)缺陷時要及時通知檢修和熱控人員處理，使燃油系統(tǒng)處于可靠備用狀態(tài)。當爐內(nèi)燃燒工況不穩(wěn)定，要果斷投入油槍穩(wěn)定燃燒，防止鍋爐滅火。

4.3.4 加強對輔助設(shè)備的巡檢，維持發(fā)電機風溫、內(nèi)冷水溫度、勵磁機風溫符合要求。

4.3.5 設(shè)備異常的處理。當機組出現(xiàn)異常影響安全運行時，要及時聯(lián)系中調(diào)退出AGC運行方式，運行正常后方可投入。

5 結(jié)語

華北區(qū)域并網(wǎng)細則考核是電網(wǎng)調(diào)度管理部門為提高供電質(zhì)量要求采用的零和規(guī)則的競爭方式，機組無論執(zhí)行哪種控制方式都要平衡好搶發(fā)電量、設(shè)備安全、節(jié)能管理和燃料摻燒的關(guān)系。在提高調(diào)節(jié)品質(zhì)的同時，將機組負荷投入動態(tài)調(diào)節(jié)，獲得補償費用雖然可以大幅增加，但對機組安全運行、節(jié)能管理和配煤摻燒等帶來的影響較大，要通過提高運行調(diào)整水平，掌握負荷變化存在的規(guī)律，加強設(shè)備治理和摻配煤管理，在機組安全運行的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)效益最大化。

參考文獻

[1] 張斌.自動發(fā)電控制及一次調(diào)頻控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2] 華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則[S].

[3] 華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細則（華北電監(jiān)市場[2008]16號）[S].

（責任編輯：秦遜玉）