600MW火力發(fā)電機組協(xié)調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化及合理調(diào)節(jié)

高廣宇

摘 要：隨著社會不斷發(fā)展，我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，面對人們用電需求量增加的問題，需要重視電力輸送的品質(zhì)，注重供電穩(wěn)定性以及安全性，提高電網(wǎng)負荷能力。對供電需求的滿足需要促進供電機組的協(xié)調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化，作為一個變量較多且涉及因素復(fù)雜的系統(tǒng)，對協(xié)調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化升級能夠促進經(jīng)營成本的降低，保證供電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。本文將通過對600MW火力發(fā)電機組的參數(shù)進行分析，研究其協(xié)調(diào)系統(tǒng)的運行過程，深入探究促進系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)節(jié)的具體措施，推動供電系統(tǒng)升級，提高供電品質(zhì)，為滿足用戶用電需求而不斷努力。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電機組；協(xié)調(diào)系統(tǒng)；調(diào)節(jié)與優(yōu)化

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A

由于人口數(shù)量增多以及生產(chǎn)生活用電需求量的擴大，我國為了提高電力供應(yīng)水平不斷擴大電網(wǎng)規(guī)模，雖然電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴大有效緩解供電不足問題，但電力的控制管理系統(tǒng)仍然發(fā)展緩慢，傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)今的供電系統(tǒng)規(guī)模，降低了對電網(wǎng)系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的管理，因此要求發(fā)展新型控制系統(tǒng)，以符合大中型發(fā)電機組的需求，促進供電的穩(wěn)定安全，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)也就應(yīng)運而生了。

1.火力發(fā)電機組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

火力發(fā)電機組的運行方式過程為：使用燃煤作為主要燃料，在制粉系統(tǒng)中將煤變?yōu)榉勰?，?jīng)過配風(fēng)運送至鍋爐，利用其產(chǎn)生的熱能將水轉(zhuǎn)化成蒸汽，再利用蒸汽的高壓使汽輪機產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)從而推動發(fā)電機轉(zhuǎn)動并反復(fù)迅速切割磁力線產(chǎn)生電力，使火力向電力轉(zhuǎn)換。以上環(huán)節(jié)的連接需要各設(shè)備之間的協(xié)調(diào)，從而促使發(fā)電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，因此可以利用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)達到目的。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)共有6種運行方式。

1.1基本方式

基本方式屬于低級運行方式，一般在機組處于啟動狀態(tài)和供電負荷較低的狀態(tài)下運行，當(dāng)汽輪機和鍋爐輔助出現(xiàn)運行異常狀態(tài)時也可以運用這種辦法進行故障排查。基本方式主要使鍋爐與汽機的主要控制系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，由相關(guān)工作人員進行手動控制，讓系統(tǒng)負荷指令對機組的實際發(fā)出功率進行跟蹤管控，并始終保持向更高一級控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。

1.2機跟爐方式

機跟爐方式也叫汽輪機跟蹤方式，屬于協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的較高級運行方式，當(dāng)處于汽輪機狀態(tài)正常，鍋爐沒有自主運行能力的情況時，可以使用這種方式。鍋爐一般會因為處于低負荷狀態(tài)、工作狀況不穩(wěn)定、鍋爐或者鍋爐輔機出現(xiàn)問題等原因而不具備自主運行能力。其運行辦法為：將汽輪機設(shè)定為自動運行并保持鍋爐的手動運行狀態(tài)，通過汽輪機實現(xiàn)對主控氣壓的自動調(diào)節(jié)，壓力值為工作人員提前設(shè)定，單元機組不接收負荷指令，只根據(jù)鍋爐的輸出負荷變換功率。當(dāng)出現(xiàn)問題時，采取機跟爐方式，利用汽輪機將主控氣壓維持在某一固定數(shù)值，幫助發(fā)電系統(tǒng)迅速找到故障發(fā)生點，及時恢復(fù)正常的系統(tǒng)運行參數(shù)，避免問題的擴大化，減少經(jīng)濟損失。

1.3爐跟機方式

這種方式也被稱為鍋爐跟蹤方式，一般用在汽輪機設(shè)備出現(xiàn)故障或者機組負荷受限狀況中。主要通過將鍋爐設(shè)置為自動運行對氣壓進行自主調(diào)節(jié)，氣壓值由工作人員提前設(shè)置，汽輪機處于手動運行狀態(tài)，機組輸出功率通過工作人員手動控制或者利用DEH進行自動調(diào)節(jié)。

1.4機跟爐協(xié)調(diào)

這是協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的高級運行方式，利用汽輪機進行跟蹤的一種系統(tǒng)協(xié)調(diào)方式。此種方式應(yīng)用范圍較廣，只要單元機組帶有基本負荷就都可以使用。機跟爐的協(xié)調(diào)方式將汽輪機與鍋爐同時處于自動運行狀態(tài)，汽輪機接收負荷信號反饋，并控制氣壓，氣壓數(shù)值為工作人員提前手動設(shè)定，也可以利用自動滑壓進行設(shè)置。鍋爐負責(zé)機組自動調(diào)功，并接收前端的負荷反饋信號，負荷參數(shù)由工作人員設(shè)定或者由ADS分配，且機跟爐協(xié)調(diào)方式參與電網(wǎng)的調(diào)頻活動。

1.5爐跟機協(xié)調(diào)

同樣作為協(xié)調(diào)方式中的高級運行方式，這種運行方式參與供電電路調(diào)頻。主要通過鍋爐跟蹤進行設(shè)備協(xié)調(diào)，對參與電網(wǎng)調(diào)峰的設(shè)備具有良好效果，此種運行方式下，汽輪機與鍋爐都在自動控制狀態(tài)，通過鍋爐對氣壓進行自動調(diào)節(jié)，對目標負荷信號進行接收，通過汽輪機調(diào)整機組功率，其操作方式與機跟爐運行方式基本相同。

1.6機爐協(xié)調(diào)方式

是機跟爐與爐跟機兩種運行方式的綜合，汽輪機與鍋爐同時處于自動運行狀態(tài)，汽輪機控制氣壓和輸出功率，鍋爐也對輸出功率進行控制，二者同時作用于機組，并參與供電網(wǎng)的調(diào)頻環(huán)節(jié)。這種狀態(tài)下會將汽輪機的氣壓設(shè)定數(shù)值略高于輸出功率設(shè)定值，重點在于氣壓的自動調(diào)節(jié)，氣壓數(shù)值既可以通過工作人員進行手動設(shè)定，也可以由自動滑壓進行設(shè)置。鍋爐負責(zé)機組設(shè)備的調(diào)功，接收目標負荷信號。也有部分協(xié)調(diào)系統(tǒng)采取鍋爐負責(zé)氣壓自動調(diào)節(jié)的情況，這種狀態(tài)下，汽輪機主要負責(zé)控制輸出功率，氣壓調(diào)諧為輔。

2.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中存在的問題

2.1機組主控氣壓響應(yīng)較慢

在對目標負荷進行提升時，需要調(diào)節(jié)調(diào)門開度，命令信號立即加大，但整個設(shè)備機組延遲較大，鍋爐的燃燒要有一個緩慢變化的過程，所以會產(chǎn)生延遲，對熱量的監(jiān)控數(shù)值不能精確及時地反映鍋爐的實時燃燒狀態(tài)，當(dāng)升降負荷進行時，如果升速率一定，那么負荷指令前饋微分輸出為恒定值，此時僅僅依靠汽機能量需求信號和熱量信號的偏差來改變?nèi)剂狭?，?dǎo)致壓力響應(yīng)速度慢。特別是在升降負荷結(jié)束后，穩(wěn)態(tài)偏差遲遲不能消除。

2.2 AGC投入后，汽機負荷響應(yīng)慢，不能達到網(wǎng)調(diào)的要求

對火力發(fā)電機組來說，負荷的響應(yīng)速度和機前壓力的波動量是一對矛盾的過程。如升負荷時，要保證負荷的響應(yīng)速度，就要迅速動作汽機調(diào)門，充分利用鍋爐蓄熱，所以會導(dǎo)致主汽壓力的快速下降要保證主蒸汽壓力的平穩(wěn)，就需要犧牲負荷的響應(yīng)速度，等待鍋爐燃燒產(chǎn)生的新蒸汽。CCS投入后，從機組運行角度來考慮，升降負荷過程中希望主蒸汽壓力波動較小，所以一般采取適當(dāng)犧牲負荷的響應(yīng)速度來保證主蒸汽壓力的穩(wěn)定。但是在投入AGC后，網(wǎng)調(diào)更關(guān)心負荷的響應(yīng)速度，所以必須對原先的控制策略進行優(yōu)化，不僅要保證主蒸汽壓力的波動量而且還要滿足AGC對負荷響應(yīng)速度的要求。

3.優(yōu)化后協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

3.1優(yōu)化后協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析

針對原來控制方案的不足之處，我們對在升降負荷時，通過負荷指令的前饋作用直接疊加到汽機主控指令上，從而迅速改變負荷。然后由PID對負荷進行細調(diào)。這樣既加快了負荷響應(yīng)速度，又減少了負荷超調(diào)和調(diào)整時間。熱量信號的重新校正，可以使參數(shù)得到重新調(diào)整，使得熱量信號更加準確。

3.2優(yōu)化后一次調(diào)頻、AGC試驗

對CCS控制策略優(yōu)化后，網(wǎng)調(diào)對該電廠一次調(diào)頻、AGC進行了驗收。（1）一次調(diào)頻驗收方案為：強制一次調(diào)頻指令最大值±24NIW，觀察負荷響應(yīng)速度以及主汽壓力、燃料量、實際負荷等重要參數(shù)的變化。試驗結(jié)果為：在一次調(diào)頻瞬間升降24NIW負荷過程中：主蒸汽壓力最大波動±25MPa，燃料量最大變化為±26，實際負荷響應(yīng)迅速。各項指標均優(yōu)于網(wǎng)調(diào)對一次調(diào)頻試驗的規(guī)定。（2）AGC驗收方案為：投入AGC，做升/降40NI認負荷擾動試驗，試驗速率為6NIW。觀察實際負荷響應(yīng)速度以及主汽壓力、燃料量等重要參數(shù)的變化。

結(jié)論

火力發(fā)電機的協(xié)調(diào)系統(tǒng)是促進發(fā)電效率提高，降低生產(chǎn)成本，提高供電穩(wěn)定性與安全性的基礎(chǔ)，因此促進協(xié)調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化與調(diào)節(jié)具有極為重要的作用，要求面對負荷壓力的耦合問題利用反偏差函數(shù)措施進行調(diào)節(jié)；利用前饋信號增加目標負荷指令中的超前調(diào)節(jié)，并傳遞至PID，避免擾動因素的同時進行，降低延遲，提高反饋速度與反饋數(shù)值的準確。通過對協(xié)調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化完善發(fā)電機組運行方式，提高供電質(zhì)量，滿足用戶供電需求。

參考文獻

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