60 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組一次調(diào)頻優(yōu)化試驗(yàn)與問(wèn)題研究

王曉峰

（廣州發(fā)展電力科技有限公司，廣東 廣州 511340）

1 機(jī)組一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)要求

根據(jù)2010年2月份廣東省電力調(diào)度中心發(fā)布的《廣東電力系統(tǒng)一次調(diào)頻運(yùn)行管理規(guī)定》的要求，對(duì)廣州發(fā)電廠#1機(jī)組一次調(diào)頻的調(diào)差率、調(diào)節(jié)幅度、響應(yīng)速度以及機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)等進(jìn)行定性或定量要求，具體指標(biāo)如下[1]。

（1）調(diào)頻死區(qū)需具有DEH系統(tǒng)的火力發(fā)電機(jī)組，為±0.033 Hz（±2 r/min）。

（2）火力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速不等率為4%～5%。

（3）對(duì)于配置DEH系統(tǒng)且機(jī)組容量小于100 MW的發(fā)電機(jī)組，遲緩率應(yīng)小于0.15%。

（4）配置DEH（電液調(diào)速）系統(tǒng)的機(jī)組響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不大于3 s。當(dāng)電網(wǎng)頻率變化超過(guò)機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)時(shí)，初始階段的15 s內(nèi)，機(jī)組出力實(shí)際調(diào)節(jié)量應(yīng)達(dá)到ΔP(Δf，t)理論最大值的60%以上；當(dāng)電網(wǎng)頻率變化超過(guò)機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)時(shí)，初始階段的60 s內(nèi)，機(jī)組實(shí)際出力與響應(yīng)目標(biāo)偏差的平均值應(yīng)在理論調(diào)整幅度的±8%以?xún)?nèi)。

（5）對(duì)于機(jī)組額定負(fù)荷小于200 MW的火力發(fā)電機(jī)組，限幅不小于±10%Pn（Pn為額定負(fù)荷）。

（6）配置分散控制系統(tǒng)（DCS）和無(wú)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制功能（CCS）的機(jī)組，由DEH系統(tǒng)完成一次調(diào)頻功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化

2.1 一次調(diào)頻控制方式

該機(jī)組采用DEH系統(tǒng)完成機(jī)組負(fù)荷和壓力的控制，并完成一次調(diào)頻功能。

2.2 頻差-負(fù)荷修正曲線

廣州發(fā)電廠#1機(jī)組容量為60 MW。根據(jù)機(jī)組額定負(fù)荷，該機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速不等率為5%，一次調(diào)頻最大調(diào)頻負(fù)荷變化幅度為6 MW，一次調(diào)頻負(fù)荷下限是最低穩(wěn)燃負(fù)荷，一次調(diào)頻死區(qū)轉(zhuǎn)速差為±2 r/min，一次調(diào)頻負(fù)荷上限為額定負(fù)荷，一次調(diào)頻頻率-負(fù)荷修正曲線如圖1所示。

圖1 機(jī)組一次調(diào)頻負(fù)荷與頻率曲線

2.3 一次調(diào)頻參數(shù)優(yōu)化

進(jìn)行一次調(diào)頻前，對(duì)機(jī)組DEH側(cè)邏輯中一次調(diào)頻的調(diào)頻負(fù)荷函數(shù)進(jìn)行曲線參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)#1機(jī)組一次調(diào)頻頻率-負(fù)荷修正曲線，對(duì)DEH調(diào)頻負(fù)荷函數(shù)F（X）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的調(diào)頻負(fù)荷函數(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 調(diào)頻負(fù)荷函數(shù)F（X）

3 一次調(diào)頻試驗(yàn)結(jié)果

按照預(yù)定一次調(diào)頻試驗(yàn)方案進(jìn)行DEH方式的一次調(diào)頻試驗(yàn)。在DEH側(cè)強(qiáng)制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)為：3 000 r/min、2 997 r/min、3 000 r/min、3 003 r/min 、3 000 r/min、3 000 r/min、2 995 r/min、3 000 r/min、3 005 r/min、3 000 r/min、3 000 r/min、2 993 r/min、3 000 r/min、3 007 r/min及3 000 r/min，轉(zhuǎn)速差對(duì)應(yīng)的一次調(diào)頻修正量分別為0 MW、-0.4 MW、0 MW、0.4 MW、0 MW、0 MW、-1.2 MW、0 MW、1.2 MW、0 MW、0 MW、-2 MW、0 MW、2 MW及0 MW。測(cè)定系統(tǒng)的一次調(diào)頻響應(yīng)遲延，最大15 s內(nèi)一次調(diào)頻量等，數(shù)據(jù)記錄如表2所示。

廣州發(fā)電廠#1機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)結(jié)果為：一次調(diào)頻動(dòng)作后，機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)遲延在5 s以?xún)?nèi)，調(diào)頻負(fù)荷在35 s內(nèi)過(guò)渡到穩(wěn)定值。根據(jù)試驗(yàn)情況發(fā)現(xiàn)，一次調(diào)頻的響應(yīng)特性基本能滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻的要求，調(diào)頻負(fù)荷在17～35 s內(nèi)過(guò)渡到給定值，一次調(diào)頻響應(yīng)特性尚可，記錄曲線如圖2所示。

4 問(wèn) 題

通過(guò)對(duì)廣電#1機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)，一次調(diào)頻質(zhì)量尚可，但仍存在如下問(wèn)題。

（1）大部分機(jī)組從投產(chǎn)至今已運(yùn)行超過(guò)25年，設(shè)備較陳舊。四臺(tái)機(jī)組原為純機(jī)械液壓調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，2005年改造成電調(diào)系統(tǒng)，但由于機(jī)組EH油工作壓力屬低壓范疇（2 MPa），低壓電液轉(zhuǎn)換器也不如高壓伺服閥的精度高，所以調(diào)節(jié)過(guò)程相對(duì)緩慢。兩個(gè)高調(diào)門(mén)通過(guò)機(jī)械連接方式實(shí)現(xiàn)順序開(kāi)啟，高調(diào)門(mén)的流量特性存在較大的非線性。電調(diào)系統(tǒng)測(cè)量精度和準(zhǔn)確性較差。DCS控制系統(tǒng)為爐機(jī)單獨(dú)控制，無(wú)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。這些因素均限制了機(jī)組的一次調(diào)頻出力。

表2 DEH控制方式下一次調(diào)頻特性測(cè)試數(shù)據(jù)

圖2 DEH控制一次調(diào)頻試驗(yàn)曲線（±3 r/min～±7 r/min）

（2）供熱機(jī)組抽汽量的變化影響一次調(diào)頻性能。為保證機(jī)組供電、供熱的品質(zhì)，兩臺(tái)機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)除調(diào)節(jié)機(jī)組電負(fù)荷外，還要跟蹤調(diào)節(jié)抽汽壓力（熱負(fù)荷）。當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)，改變電負(fù)荷的同時(shí)會(huì)改變熱負(fù)荷。當(dāng)供熱熱負(fù)荷變化時(shí)，改變熱負(fù)荷的同時(shí)也會(huì)改變電負(fù)荷。因此，一次調(diào)頻動(dòng)作或熱負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，電負(fù)荷與熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)存在不可避免的相互耦合，一次調(diào)頻效果會(huì)被削減，甚至完全被淹沒(méi)。熱電聯(lián)產(chǎn)的特性直接影響一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

（3）四臺(tái)機(jī)組屬于小容量機(jī)組，調(diào)頻出力相對(duì)較小，功率變送器的波動(dòng)值（幅度±0.3 MW）影響到一次調(diào)頻貢獻(xiàn)量。當(dāng)電網(wǎng)頻率在較小范圍波動(dòng)時(shí)，即使閥門(mén)動(dòng)作正確，也會(huì)被淹沒(méi)在功率信號(hào)測(cè)量誤差中。

（4）由于機(jī)組都是小機(jī)組，一次調(diào)頻量很小，很容易被負(fù)荷數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的波動(dòng)掩蓋。

（5）對(duì)汽機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)速測(cè)量精度差，且中調(diào)考核系統(tǒng)和DEH系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速（周波）的計(jì)量存在一定差異。

5 結(jié) 論

本文介紹了廣州發(fā)電廠60 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組#1機(jī)組一次調(diào)頻的基本情況，研究了該機(jī)組一次調(diào)頻存在的問(wèn)題，并提出了如下建議。

（1）設(shè)法改善機(jī)組轉(zhuǎn)速、功率的測(cè)量精度及功率的測(cè)量準(zhǔn)確性，以減小測(cè)量誤差。

（2）設(shè)法穩(wěn)定熱負(fù)荷的壓力值，以減小供熱量的瞬時(shí)變化對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻品質(zhì)的影響。