亞臨界330MW空冷機組PFC性能優(yōu)化

張漢柱 劉志超 劉東旭 張磊 姚坤

摘? 要：火電機組調頻能力對大規(guī)模可再生能源電力的并網(wǎng)利用非常重要。針對實際一臺亞臨界330MW空冷機組出現(xiàn)的一次調頻（PFC）不合格問題，分析了機組調頻能力受限的可能原因，包括調節(jié)閥組流量特性曲線、滑參數(shù)運行方式、與電網(wǎng)調度通信及一次調頻邏輯。在此基礎上發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有一次調頻邏輯存在的問題，并給出相應的優(yōu)化方案。實際效果顯示，機組一次調頻能力得到明顯改善。這對同類型機組調頻不合格問題解決具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：亞臨界? 330MW空冷機組? 一次調頻? 邏輯優(yōu)化

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）08（c）-0036-03

Abstract： The frequency modulation capability of thermal power units is very important for the grid-connected utilization of large-scale renewable energy power. Aiming at the unqualified problem of primary frequency modulation （PFC） in an actual subcritical air cooling unit of 330MW， the possible reasons for the limited frequency modulation capacity of the unit are analyzed， including the flow characteristic curve of the control valve group， the operation mode of sliding parameters， the dispatching communication with the power grid and the primary frequency modulation logic. On this basis， the existing problems of primary frequency modulation logic are found， and the corresponding optimization scheme is given. The actual results show that the primary frequency modulation capability of the unit is improved obviously. This has certain reference significance to solve the unqualified frequency modulation problem of the same type unit.

Key Words： Subcritical; 330MW air cooling units; Primary frequency modulation; Logic optimization

大規(guī)模光伏電站、風力發(fā)電等新能源電力的并網(wǎng)利用，使得電網(wǎng)不斷提高對電能質量和電網(wǎng)頻率的控制水平和要求[1];因此，電網(wǎng)對調頻機組的要求也越來越高，尤其是一次調頻（PFC）。所以，不少研究人員都對不同類型機組的PFC性能優(yōu)化，不僅涉及了常規(guī)亞臨界機組和帶過載補汽閥的超超臨界百萬機組[1-2]，還涉及了不同調頻方案的經(jīng)濟性[3]。

本文針對內蒙古京科發(fā)電有限公司（以下簡稱：京科電廠）一次調頻考核存在的問題進行了綜合分析和控制系統(tǒng)優(yōu)化。最終，機組PFC滿足了電網(wǎng)頻率快速響應的需求。

1? 機組存在的PFC不合格問題及原因分析

1.1 機組存在的PFC問題

京科電廠配備了一臺亞臨界330MW空冷機組，如表1所示，機組實際存在不滿足東北電網(wǎng)考核指標的問題。

1.2 原因分析

機組實際運行過程中，由于運行工況、現(xiàn)場設備等原因，機組PFC功能往往受到較大影響，常見的問題根源所在如下。

（1）閥門流量曲線不線性。

汽輪機采用順序閥控制方式時，如果整體流量特性表現(xiàn)出非線性特性，會影響機組一次調頻效果。

（2）滑參數(shù)運行方式。

機組采用滑壓運行方式，當滑壓曲線或者滑壓偏置修正不當導致綜合閥位指令過高，在頻率降低時，調節(jié)余量不足，也會導致一次調頻效果不佳，為此需要在機組運行階段，嚴禁綜合閥位指令接近100%運行，為一次調頻動作預留空間。

（3）數(shù)據(jù)傳輸精度。

由于機組一次調頻實際動作量比較小，因此提高一次調頻的數(shù)據(jù)精度是提高機組一次調頻合格率的有效途徑之一。一是機組數(shù)據(jù)本身采集精度，如機組轉速、負荷、汽壓等要保證其準確;二是數(shù)據(jù)遠傳至調度考核系統(tǒng)過程中的數(shù)據(jù)偏差處理，要保證PMU上傳數(shù)據(jù)準確性及精度。

（4）一次調頻控制邏輯不完善。

目前機組采用投產(chǎn)時協(xié)調控制邏輯，其PFC設計采用DEH+CCS聯(lián)合調頻控制方案。CCS側由頻差函數(shù)計算出相應負荷，直接疊加在負荷指令上。DEH側將頻差信號經(jīng)轉速不等率設計函數(shù)乘以一次調頻增益系數(shù)K后得到數(shù)值直接疊加在汽輪機調速汽門綜合閥位指令處。

綜上所述，結合現(xiàn)場實際優(yōu)化情況，最終確定了實際問題根源為原控制邏輯設計不合理。

2? 一次調頻邏輯優(yōu)化

2.1 一次調頻的基本參數(shù)優(yōu)化設置

一次調頻的基本參數(shù)優(yōu)化設置如下：

（1）一次調頻死區(qū)：±2r/min。

（2）一次調頻功率增量變化幅度的要求：一次調頻的負荷調整限制幅度最低不得低于機組額定負荷的8%，即不得低于26.4MW（可在26.4MW及以上）。

（3）一次調頻不等率：5%。

2.2 控制邏輯分析

機組運行無論是滑壓還是定壓，壓力都會隨著負荷變化而變化，在相同的頻率變化下，DEH側調門快速前饋量相同，所以在不同壓力下產(chǎn)生的變化負荷量是不同的，壓力越高產(chǎn)生的負荷量越大，反之亦然。因此DEH側固定的一次調頻系數(shù)K無法滿足不同負荷段對一次調頻精度需求，需要增益K系數(shù)隨著主蒸汽壓力變化而變化，保證在相同的頻率變化下DEH側調門快速前饋量不同，從而產(chǎn)生的負荷增量基本相同，確保一次調頻調節(jié)精度。

DEH側為開環(huán)控制，難免存在誤差，因此還需要CCS側后期加強作用，保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下增強積分作用，消除靜態(tài)偏差。

2.3 控制邏輯優(yōu)化

根據(jù)對一次調頻現(xiàn)狀分析，確定京科電廠1號機組一次調頻優(yōu)化方案。

（1）修改DEH側一次調頻輸出系數(shù)增益K，使其適應各負荷段工況下的壓力流量對應關系，達到一次調頻負荷輸出要求。

（2）完善一次調頻針對性邏輯，增加一次調頻前15s的變參數(shù)調節(jié)，強化前15s調節(jié)幅度，弱化后45s DEH作用，強化后45sCCS機主控積分作用完成調節(jié)，提高響應精度。

（3）整定CCS機主控PID參數(shù)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定情況下增強積分作用，消除靜態(tài)偏差。

3? 優(yōu)化效果

京科電廠一次調頻優(yōu)化后的邏輯負荷適應能力強，響應速度快，調節(jié)精度較高，滿足東北電網(wǎng)一次調頻考核各項指標，一次調頻優(yōu)化取得了良好的效果。如表2所示，為優(yōu)化后指標統(tǒng)計。

4? 結論及展望

機組實際運行過程中，由于運行工況、現(xiàn)場設備、控制邏輯等原因，機組一次調頻功能往往受到較大影響。所以，需要各方面共同完善，相互協(xié)作，在保證機組安全運行的前提下，有效提升發(fā)電機組一次調頻性能。

參考文獻

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[2] 邵毅，姜新明，鄭偉，等.600MW亞臨界火電機組一次調頻優(yōu)化[J].東北電力技術，2019（5）：21-22.

[3] 倫濤，鄂志君，張利，等.燃煤機組不同靈活性調節(jié)方案參與一次調頻過程的經(jīng)濟性分析[J].中國電力，2019（8）：164-172.

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