AGC系統(tǒng)的優(yōu)化

金曉東 莊志旸

摘 要：本文介紹了AGC系統(tǒng)的概念、“兩個細則”指標對于電廠的重要性、AGC系統(tǒng)的四個測試及相應(yīng)方法。介紹了某發(fā)電公司AGC速率測試和精度測試指標嚴重不合格的現(xiàn)狀，采取的優(yōu)化措施，繼續(xù)優(yōu)化的方向，關(guān)于AGC工作的幾點建議，以及本次優(yōu)化達到的效果。

關(guān)鍵詞：AGC;速率;精度;測試;優(yōu)化

中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0181-02

0 引言

某發(fā)電公司有2臺330MW燃煤機組及2臺400MW級燃氣機組。2X330MW燃煤機組的汽輪機型號為N330-16.7/538/538，是哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的亞臨界中間一次再熱凝汽式汽輪機，單軸、雙缸雙排汽，高中壓合缸。鍋爐鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DGl036/18.2—Ⅱ4型鍋爐。鍋爐為亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒方式、自然循環(huán)汽包爐。DCS、DEH系統(tǒng)為上海新華公司的XDPS-400e系統(tǒng)。2臺400MW級燃氣機組為東方電氣公司與三菱重工合作生產(chǎn)的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，型號為M701F4。余熱鍋爐為無錫華光鍋爐有限公司生產(chǎn)的三壓、臥式、無補燃、自身除氧、自然循環(huán)余熱鍋爐。DCS系統(tǒng)有兩套，分別是燃機本體部分的三菱DIASYS系統(tǒng)，包括TCS、TPS、TSI;汽機及余爐部分是國電南自的MAX DNA系統(tǒng)。

自動發(fā)電控制（Automatic Generation Control）簡稱AGC系統(tǒng)。它是指發(fā)電機組在規(guī)定的出力調(diào)整范圍內(nèi)，跟蹤電力調(diào)度指令，按照一定調(diào)節(jié)速率實時調(diào)整發(fā)電出力，以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率控制要求的服務(wù)。它利用調(diào)度監(jiān)控計算機、通道、遠方終端、執(zhí)行（分配）裝置、發(fā)電機組自動化裝置等組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

自動發(fā)電控制著重解決電力系統(tǒng)在運行中的頻率調(diào)節(jié)和負荷分配問題，以及與相鄰電力系統(tǒng)間按計劃進行功率交換。電力系統(tǒng)的供電頻率是系統(tǒng)正常運行的主要參數(shù)之一。系統(tǒng)電源的總輸出功率與包括電力負荷在內(nèi)的功率消耗相平衡時，供電頻率保持恒定;若總輸出功率與總功率消耗之間失去平衡時，頻率就發(fā)生波動，嚴重時會出現(xiàn)頻率崩潰。電力系統(tǒng)是負荷是不斷變化的，這種變化有時會引起系統(tǒng)功率不平衡，導(dǎo)致頻率波動。要保證電能的質(zhì)量，就必須對電力系統(tǒng)頻率進行監(jiān)視和調(diào)整。當(dāng)頻率偏離額定值后，調(diào)節(jié)發(fā)電機的出力以使電力系統(tǒng)的有功功率達到新的平衡，從而使頻率能維持在允許范圍之內(nèi)。

1 背景

1.1 關(guān)于“兩個辦法”

2017年1月，國家能源局江蘇監(jiān)管辦和江蘇省經(jīng)信委聯(lián)合下發(fā)了《江蘇電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)發(fā)電機組運行考核辦法》[1]、《江蘇電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)發(fā)電機組輔助服務(wù)管理實施辦法》[2]（簡稱“兩個辦法”）。“兩個辦法”對發(fā)電機組AGC、一次調(diào)頻、調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、AVC等輔助服務(wù)項目進行了詳細的解釋，對相關(guān)輔助服務(wù)項目的考核及補償辦法進行了詳細的解讀。“兩個辦法”作為江蘇統(tǒng)調(diào)發(fā)電企業(yè)強制執(zhí)行的標準，執(zhí)行情況直接影響到每個發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.2 AGC的四個測試及指標要求

（1）月投運率測試。江蘇省電網(wǎng)要求：10萬千瓦以上發(fā)電機組均應(yīng)具有AGC功能，并按要求正常投入運行，AGC功能月投運率必須達到90%。機組AGC功能月投運率由調(diào)度機構(gòu)EMS在線測定。

（2）AGC調(diào)節(jié)范圍測試。AGC機組的可調(diào)范圍以聯(lián)調(diào)試驗測定的調(diào)節(jié)上、下限為基礎(chǔ)，以調(diào)度機構(gòu)月度測試結(jié)果為考核依據(jù)，AGC機組的可調(diào)范圍必須達到額定容量的45%。AGC調(diào)節(jié)范圍測試包括上、下限兩個單方向測試，單方向測試時間為“2×測試范圍/考核速率”，以最后四個采樣值的平均值作為測試結(jié)果。

（3）AGC調(diào)節(jié)速率測試。AGC機組的調(diào)節(jié)速率由調(diào)度機構(gòu)隨機測定，燃煤（含綜合利用）、供熱燃氣機組調(diào)節(jié)速率必須達到1.5%額定容量/每分鐘，非供熱燃氣和抽水蓄能機組調(diào)節(jié)速率必須達到3%額定容量/每分鐘。每次AGC調(diào)節(jié)速率測試包括增、減（或減、增）兩個單方向測試過程，即采用增（或減）Y分鐘+暫停X分鐘+減（或增）Y分鐘的測試方式，其中Y為單方向測試時間，X為緩沖時間，單位均為分鐘。單方向測試時間Y長度不小于3分鐘，緩沖時間X長度不小于2分鐘。每個自然月內(nèi)，全省所有參與測試機組的X與Y值由調(diào)度部門統(tǒng)一設(shè)定，并保持一致。測試開始時，AGC調(diào)節(jié)速率的首個測試方向由電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)當(dāng)班調(diào)度員指定。單方向AGC調(diào)節(jié)速率的計算公式為：

S=*100%

式中：S為單方向調(diào)節(jié)速率（單位：額定容量百分比/分鐘），L為機組單方向AGC實際調(diào)節(jié)量，PN為機組額定容量，Y為單方向測試時間。

測試結(jié)束后，取兩個單方向測試過程中機組AGC調(diào)節(jié)速率的算術(shù)平均值為該機組的AGC調(diào)節(jié)速率。

（4）AGC調(diào)節(jié)精度測試。AGC機組的調(diào)節(jié)精度由調(diào)度機構(gòu)EMS在線測定，每小時平均調(diào)節(jié)精度必須達到0.5%額定容量。

2 現(xiàn)狀及原因分析

2018年，某發(fā)電公司的煤機在AGC四個指標中，AGC速率測試和AGC精度測試兩個指標多次嚴重不合格，被電網(wǎng)公司考核，影響了公司的經(jīng)濟效益。領(lǐng)導(dǎo)高度重視，組織技術(shù)人員多次討論，分析原因。

（1）2018年1月，煤機#6、#7機組AGC速率測試不合格。原因分析：1月23日進行的AGC速率測試，當(dāng)時#6、#7機組負荷都在320MW左右，機組出力已接近極限，而且1月份燃用煤質(zhì)相對較差，調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法快速跟上測試需求（實際上當(dāng)時的工況和煤質(zhì)，即使在手動狀態(tài)也很難達到較好的升減負荷速度），測試結(jié)果分別為1.14和1.17，遠遠達不到1.5的合格要求。（2）2018年1月，#7機組AGC精度測試不合格小時數(shù)為424小時。原因分析：針對精度考核情況查找相關(guān)曲線可以發(fā)現(xiàn)，大部分精度考核值大于1.0的時間段是出于INFIT系統(tǒng)未投入或者負荷指令被限制等特殊工況下。精度考核值處于0.5～1.0的時間段基本都投入INFIT系統(tǒng)，但由于INFIT系統(tǒng)版本較早，未考慮汽機流量特性等因素，經(jīng)常會出現(xiàn)汽機調(diào)門動作負荷卻不響應(yīng)的情況;此外鍋爐特性的變化造成INFIT系統(tǒng)內(nèi)部鍋爐模型與實際對象模型的失配，會導(dǎo)致主汽壓力波動較大，這也會影響到機組負荷的控制精度（汽機主控的保壓回路）。

3 優(yōu)化措施

3.1 已經(jīng)采取的措施

（1）重新擬合INFIT汽機主控的調(diào)門特性曲線，以確保實發(fā)功率能夠在不同汽機調(diào)門開度下快速跟蹤電網(wǎng)的負荷指令。（2）適當(dāng)放開汽機主控的保壓作用。本次維護之后，壓力偏差在0.3MPa之內(nèi)時汽機主控沒有保壓作用;大于? 0.3MPa后，汽機主控保壓負荷小于1.5MW;當(dāng)壓力偏差大于0.8MPa后，保壓作用有所增大，以保證機組的穩(wěn)定性和安全性。（3）適當(dāng)加快了鍋爐主控的調(diào)節(jié)速率，以達到快速消除壓力偏差的目的。（4）聯(lián)系電網(wǎng)調(diào)度，核對AGC指令變化幅度是否正常。通過溝通，2018年4月底開始，省調(diào)已經(jīng)修正了某發(fā)電公司#6、#7機組的AGC指令變化幅度，從之前的1.2MW左右調(diào)整到0.5～0.6MW。（5）設(shè)置AGC速率測試預(yù)報警，提醒運行人員注意。在AGC測試期間，運行人員可以通過優(yōu)化操作，提升AGC速率測試成績。

3.2 繼續(xù)優(yōu)化可以采取的措施

（1）在有條件的情況下，考慮采用DPU通訊取代虛擬DPU通訊，以減小INFIT系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的通訊延時;（2）DCS送DEH的汽機主控指令信號存在延時，懷疑是DEH側(cè)的脈沖發(fā)生器存在脈沖寬度過大等問題，需要進一步排查;（3）進行汽機調(diào)門的特性試驗，重新擬定調(diào)門的重疊度函數(shù)。（實際運行中出現(xiàn)過單個調(diào)門明顯動作，負荷信號不響應(yīng)的現(xiàn)象）。

3.3 關(guān)于AGC工作的幾點建議

針對當(dāng)前情況結(jié)合機組實際，梳理了幾項有利于改善“兩個細則”指標的建議措施：（1）摻配摻燒問題，燃燒低熱值煤種時（比如近期的印尼煤和褐煤），AGC精度、速率和一次調(diào)頻的指標都會受到較大影響，而且還將直接影響機組負荷上限和調(diào)節(jié)范圍，建議在經(jīng)濟效益沒有明確的情況下，盡量不摻配或者減少摻配低熱值煤。（2）汽機調(diào)門的重疊度和閥門開度曲線目前還保持出廠設(shè)置，調(diào)門的震蕩比較嚴重，同時調(diào)門開度-負荷對應(yīng)線性關(guān)系較差，建議相關(guān)部門盡快聯(lián)系專業(yè)廠家或電科院試驗后重新修正。（3）定期與電氣專業(yè)核對校準功率信號、AGC指令信號等相關(guān)重要信號，確保不因儀表誤差影響測試結(jié)果。（4）關(guān)于燃機負荷曲線的上報，由于燃機負荷曲線上報直接影響燃機電量與氣耗，但又與省調(diào)測試存在矛盾，基于省調(diào)目前的考核規(guī)律，建議運行部門在密切跟蹤測試情況的前提下，可以考慮在省調(diào)測試高概率時段適當(dāng)降低負荷曲線，這個時段一般都在每個月的25～28日以后至月底，其余時段則可適當(dāng)高報。（5）我們對省調(diào)目前的具體測試方案、考核標準等相關(guān)內(nèi)容掌握并不清晰，也就無法保護自身權(quán)益。比如煤機#6、#7機組AGC指令幅度問題，省調(diào)應(yīng)該是一直誤將其按照600MW級機組調(diào)整的，現(xiàn)經(jīng)過爭取，得以修正，5、6月份機組AGC精度指標顯著改善;比如#6、#7機組AGC速率測試的負荷給定量問題，按照我們對規(guī)定的理解，應(yīng)該是3.4MW左右，但省調(diào)在實際操作中，多的時候給過4.6MW，少的時候給過3.0MW。如果按3.0MW來計算，就算100%響應(yīng)，才勉強達到1.5的及格線;再如燃機AGC速率測試，按照燃機額定容量，如果要先做加負荷測試，應(yīng)該要在申報負荷上限（溫控線）下至少50MW左右負荷基礎(chǔ)上開始，實際情況是經(jīng)常完全不滿足此條件，導(dǎo)致測試結(jié)果嚴重不合格。因此亟需加強與省調(diào)的溝通，一方面了解掌握相關(guān)政策方法，做到有的放矢，另一方面也有助于提高省調(diào)測試考核的規(guī)范性，減少隨意性。

4 效果

通過上述幾項優(yōu)化措施的實施，某發(fā)電公司的AGC速率測試指標和AGC精度測試指標均有大幅度的提高。近幾個月，煤機AGC速率測試指標大致達到1.7～1.8，遠超1.5的合格標準;燃機AGC速率測試指標為3.3～3.4，超過3.0的合格標準;AGC精度測試指標為，每個月不合格小時數(shù)為50～150小時（折算到當(dāng)月全部運行的情況），已經(jīng)大幅領(lǐng)先省內(nèi)平均水平（不合格小時數(shù)為250～300小時左右/月）。在今后的工作中，我們要一如既往地重視“兩個辦法”的實施，重視AGC四個測試指標，不斷汲取行業(yè)內(nèi)的先進經(jīng)驗和做法，不斷提升AGC四個測試的指標水平，為公司的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益做出更大的貢獻。

參考文獻

[1] 《江蘇電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)發(fā)電機組運行考核辦法》[Z].國家能源局江蘇監(jiān)管辦、江蘇省經(jīng)濟和信息化委員會，2016-12-30.

[2] 《江蘇電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)發(fā)電機組輔助服務(wù)管理實施辦法》[Z].國家能源局江蘇監(jiān)管辦、江蘇省經(jīng)濟和信息化委員會，2016-12-30.