燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制模式探討

王 飛

(南京汽輪電機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210000)

1 研究燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制模式的重要性

對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)的熱效率來(lái)說(shuō)，其在現(xiàn)實(shí)情況中隨著技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)了提高的趨勢(shì)，熱效率的提高間接擴(kuò)大了燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的應(yīng)用空間，其是清潔動(dòng)力裝置的基礎(chǔ)技術(shù)，為了對(duì)不同的需求進(jìn)行滿足，燃?xì)廨啓C(jī)在型譜方面也變得十分豐富，既能夠在發(fā)電領(lǐng)域運(yùn)行，也可以在機(jī)械驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域運(yùn)行。而對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電組來(lái)說(shuō)，當(dāng)其被應(yīng)用為醫(yī)院以及相關(guān)場(chǎng)所的應(yīng)急電源時(shí)，就可能是單機(jī)運(yùn)行，而在較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)往往就會(huì)由多機(jī)并列組成孤網(wǎng)。還有部分規(guī)模較大的區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)特定的機(jī)組，特定機(jī)組中不同模式會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)、人為切換的情況，這也對(duì)控制系統(tǒng)提出了更高的要求，體現(xiàn)了研究燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制模式的重要性。

2 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制模式的具體研究

2.1 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組及具體的組網(wǎng)模式

從燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組及具體的組網(wǎng)模式來(lái)看，發(fā)電機(jī)是燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷，而對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，電力輸出側(cè)連接的用電設(shè)備構(gòu)成了用電網(wǎng)絡(luò)，成為了發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷，所以想要對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，就必須要對(duì)發(fā)電機(jī)組的組網(wǎng)模式進(jìn)行細(xì)致的研究。在電力的建設(shè)規(guī)程當(dāng)中，電網(wǎng)中單機(jī)的容量不能超過(guò)電網(wǎng)總?cè)萘康囊欢ū壤?，相比較而言，單機(jī)容量超過(guò)電網(wǎng)總?cè)萘康碾娋W(wǎng)被成為小電網(wǎng)，不同組網(wǎng)模式存在著不同的控制算法。先從大電網(wǎng)的角度來(lái)看，在大電網(wǎng)中單臺(tái)機(jī)組的容量占比并不大，即便是某臺(tái)機(jī)組在運(yùn)行的過(guò)程中消除了負(fù)荷，電網(wǎng)自身的功率也會(huì)被其他機(jī)組進(jìn)行承接，所以不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生具體影響，也就是說(shuō)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電組在大電網(wǎng)模式下不需要參與調(diào)頻。

再?gòu)男‰娋W(wǎng)的角度來(lái)看，小電網(wǎng)與大電網(wǎng)是一種對(duì)立的性質(zhì)，而脫離大網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行的小網(wǎng)在現(xiàn)實(shí)情況中也被人們稱之為孤網(wǎng)。在孤網(wǎng)中，只有一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組是發(fā)電設(shè)備的單機(jī)運(yùn)行模式，這也是小電網(wǎng)的主要組網(wǎng)方式之一。另外，小電網(wǎng)還存在著多機(jī)并列的組網(wǎng)模式，在多機(jī)并列的小電網(wǎng)中，由于單臺(tái)機(jī)組的具體容量占比較大，所以一旦某臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)了故障，就會(huì)甩掉負(fù)荷，導(dǎo)致其他機(jī)組無(wú)法對(duì)電網(wǎng)所虧功率進(jìn)行承擔(dān)，進(jìn)而致使電網(wǎng)的頻率出現(xiàn)大幅下降的情況，在嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致電網(wǎng)瓦解，所以應(yīng)在實(shí)際情況中保證每臺(tái)機(jī)組都能夠有功率儲(chǔ)備，另外每臺(tái)機(jī)組都必須要具備穩(wěn)定性的特征，只有如此才能夠?qū)﹄娋W(wǎng)頻率的變化進(jìn)行抑制。

2.2 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制模式

對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制模式來(lái)說(shuō)，與其他的發(fā)電機(jī)組一樣，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組存在著不同的運(yùn)行控制模式，無(wú)論是有差控制模式還是無(wú)差控制模式，亦或是功率控制模式都需要包括在其中。先從無(wú)差控制模式的角度來(lái)看，無(wú)差控制也就是指通過(guò)相關(guān)算法對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的燃料流量進(jìn)行一定程度上的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)控制的目的，對(duì)其進(jìn)行控制是為了讓電網(wǎng)的頻率始終保持在額定值附近，由于轉(zhuǎn)速無(wú)差控制始終注重實(shí)測(cè)值與設(shè)定值之間的具體偏差，所以從理論角度來(lái)看，無(wú)差控制模式在發(fā)電機(jī)組控制中不具備較強(qiáng)的可行性。

對(duì)于有差控制來(lái)說(shuō)，其具體的方式來(lái)源于傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速器，雖然傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速器在現(xiàn)實(shí)中瀕臨被淘汰的邊緣，但是實(shí)事求是地說(shuō)，其在現(xiàn)實(shí)情況中仍然具備一定程度上的應(yīng)用價(jià)值，這種調(diào)速器能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化進(jìn)行響應(yīng)，進(jìn)而對(duì)燃料閥的開(kāi)度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化進(jìn)行抑制的目的。有差控制本質(zhì)上屬于一種閉環(huán)控制，也就是根據(jù)具體的比例對(duì)規(guī)律進(jìn)行控制，如果轉(zhuǎn)速設(shè)定值沒(méi)有發(fā)生變化，那么發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)在發(fā)電機(jī)輸出功率偏多時(shí)進(jìn)行提升，有差控制一旦檢測(cè)到轉(zhuǎn)速升高就會(huì)對(duì)燃料基準(zhǔn)進(jìn)行降低，燃料一旦減少，機(jī)組的發(fā)電負(fù)荷就會(huì)出現(xiàn)下降的情況，影響到具體的轉(zhuǎn)速方面，可達(dá)到對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化進(jìn)行抑制的目的。

最后需要提到功率控制的模式，其主要是指讓機(jī)組在給定的負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行并保證穩(wěn)定性，如果功率控制不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)頻率的變化進(jìn)行響應(yīng)，也就不會(huì)參與到電網(wǎng)的調(diào)頻過(guò)程當(dāng)中，所以功率控制的具體模式只適合并入大電網(wǎng)的組網(wǎng)模式。

2.3 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制模式的選擇

對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制模式進(jìn)行選擇需要以現(xiàn)實(shí)情況為基礎(chǔ)，如果選擇的運(yùn)行控制模式不夠合理，就會(huì)影響燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性，甚至?xí)?dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組損壞，所以必須要合理地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行研究。在運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組組網(wǎng)模式一旦發(fā)生改變，運(yùn)行控制模式也需要合理地進(jìn)行切換，在切換的過(guò)程中不應(yīng)該對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行影響，所以在暫時(shí)不會(huì)發(fā)生變化的控制算法中必須保證有一個(gè)參數(shù)能夠?qū)C(jī)組當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，這一參數(shù)也就是跟蹤參數(shù)。

例如，當(dāng)控制模式還是進(jìn)行變化時(shí)，由有差控制切換為無(wú)差控制，那么就必須要以當(dāng)前的轉(zhuǎn)數(shù)作為跟蹤參數(shù)，之后將其傳遞給控制器，在啟用控制器后就可以循序漸進(jìn)地將轉(zhuǎn)速設(shè)定值調(diào)節(jié)到額定值上，如果控制模式從無(wú)差控制轉(zhuǎn)換到了有差控制，就應(yīng)該將當(dāng)前的燃料基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為有差控制的具體轉(zhuǎn)速設(shè)定值，之后再對(duì)有差控制模式進(jìn)行啟用。

3 結(jié)論

綜上所述，燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)既存在著單機(jī)運(yùn)行的情況，也存在著多機(jī)并列組成孤網(wǎng)運(yùn)行的情況，另外還有很多并入規(guī)模較大的區(qū)域都可能出現(xiàn)不同模式的切換，這也對(duì)機(jī)組的控制系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。所以在運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組組網(wǎng)模式一旦發(fā)生改變，運(yùn)行控制模式也需要合理地進(jìn)行切換。