火電機(jī)組一次調(diào)頻分析及性能優(yōu)化相關(guān)探討

錢谷峰

摘要：在火電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的過程中，一次調(diào)頻功能是其基本特性之一，具有抑制電網(wǎng)頻率出現(xiàn)異常變化的作用，能夠充分提高火電機(jī)組抵御功率缺額擾動能力。本文主要結(jié)合江蘇國信靖江發(fā)電有限公司火電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)，闡述火電機(jī)組一次調(diào)頻的重要性、并分析其一次調(diào)頻功能，提出性能優(yōu)化的措施，探究影響一次調(diào)頻性能的因素和改善對策，旨在進(jìn)一步提高火電機(jī)組的一次調(diào)頻性能，保障電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組;一次調(diào)頻;性能優(yōu)

前言

江蘇國信靖江發(fā)電有限公司一期工程2×660MW超超臨界機(jī)組已經(jīng)投產(chǎn)進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營，為改善機(jī)組調(diào)頻性能，開展一次調(diào)頻試驗(yàn)。由于在火力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量不斷增大的趨勢下，并網(wǎng)機(jī)組的跳閘故障對電網(wǎng)頻率會產(chǎn)生比較大的影響。因此對并網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻進(jìn)行性能優(yōu)化是十分必要的，能夠最大限度的滿足不斷變化的用電需求。

1 火電機(jī)組一次調(diào)頻的重要性

根據(jù)該廠已投入運(yùn)行的2×660MW超超臨界機(jī)組，其設(shè)計(jì)有一次調(diào)頻功能，通過一次調(diào)頻則可以充分獲得機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制的負(fù)荷響應(yīng)特性，為機(jī)組發(fā)電控制提供一定的技術(shù)支持?；痣姍C(jī)組一次調(diào)頻功能需要在滿足電網(wǎng)穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行，才能夠有效的保障一次調(diào)頻試驗(yàn)合格，保障電網(wǎng)控制的執(zhí)行力度和電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。因此對火電機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻性能進(jìn)行優(yōu)化，則有利于提高該廠的電能質(zhì)量指標(biāo)，促進(jìn)機(jī)組的長期平穩(wěn)運(yùn)行，提升電能生產(chǎn)率。

2 火電機(jī)組一次調(diào)頻分析

該廠對火電機(jī)組一次調(diào)頻分析主要是基于分散控制系統(tǒng)DCS、機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS、電液控制系統(tǒng)DEH和AGC控制功能，通過在DCS中輸入頻率校正回路，當(dāng)火電機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)下，并切換至協(xié)調(diào)控制方式、AGC投入時，可以由DEH和DCS來完成機(jī)組的一次調(diào)頻功能。這一過程中可以提高一次調(diào)頻的響應(yīng)速度，同時也保證火電機(jī)組頻率調(diào)節(jié)具有一定的持續(xù)性。不過在火電機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻過程中，必須嚴(yán)格按照電網(wǎng)管理規(guī)定和電力系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并且通過現(xiàn)場調(diào)試對機(jī)組進(jìn)行邏輯組態(tài)，以便于更準(zhǔn)確的掌握火電機(jī)組一次調(diào)頻的特性。還要依據(jù)電網(wǎng)要求對一次調(diào)頻的性能進(jìn)行整定和優(yōu)化，確保其能夠滿足火電機(jī)組和電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的實(shí)際需求[1]。

3 火電機(jī)組一次調(diào)頻性能優(yōu)化

根據(jù)該廠火電機(jī)組的運(yùn)行情況，實(shí)施一次調(diào)頻功能則要通過DEH（電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)）側(cè)回路以及CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）側(cè)回路兩部分實(shí)現(xiàn)。因此在對機(jī)組一次調(diào)頻性能優(yōu)化時，則要從這兩方面入手。

3.1 DEH側(cè)一次調(diào)頻回路

針對DEH側(cè)一次調(diào)頻回路，先要將機(jī)組汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行對比計(jì)算，得到二者之間存在的轉(zhuǎn)速偏差。然后再利用函數(shù)轉(zhuǎn)換的方式，將其轉(zhuǎn)化為閥位修正量數(shù)值，并疊加在機(jī)組汽機(jī)的閥位指令回路中。則可以實(shí)現(xiàn)直接控制汽機(jī)的調(diào)門開度進(jìn)行輸出。當(dāng)函數(shù)設(shè)置為2r/min的調(diào)頻死區(qū)時，汽機(jī)轉(zhuǎn)速則不大于2998r/min，此時閥位修正量的數(shù)值為正，閥位指令增大、機(jī)組汽機(jī)的進(jìn)汽量也逐漸增大，導(dǎo)致負(fù)荷增加;而一旦當(dāng)機(jī)組汽機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了3002r/min，則閥位修正量數(shù)值為負(fù)，火電機(jī)組的閥位指令會呈減小趨勢，因此汽機(jī)的進(jìn)汽量有所減少，負(fù)荷降低。同時DEH側(cè)一次調(diào)頻回路的控制方式為開環(huán)，則一次調(diào)頻動作時，則能夠比較快速地更改高壓調(diào)門的開度大小，促使火電機(jī)組的功率隨高壓調(diào)門的開度而發(fā)生變化。并且通過全量程調(diào)試DCS、DEH等之間的AGC質(zhì)量與機(jī)組實(shí)際負(fù)荷測量信號傳輸通道，實(shí)現(xiàn)指令發(fā)送端與接收端之間誤差不大于0.5MW，機(jī)組實(shí)際負(fù)荷測量信號發(fā)送端與接收端誤差不大于0.2MW。，從而可以提高一次調(diào)頻的響應(yīng)速度[2]。

3.2 CCS側(cè)一次調(diào)頻回路

對于CCS側(cè)一次調(diào)頻回路來說，其控制方式主要為閉環(huán)，因此機(jī)組的轉(zhuǎn)速差信號一般要轉(zhuǎn)換為負(fù)荷修正量，并輸送到鍋爐主控回路和汽機(jī)主控調(diào)節(jié)回路中。此時負(fù)荷修正量等同于鍋爐主控系統(tǒng)的前饋信號。基于此可以更加快速、有效地調(diào)節(jié)和控制入爐的煤量，能夠改善傳統(tǒng)鍋爐調(diào)節(jié)模式所具有的滯后性。另外一方面負(fù)荷修正量也等同于機(jī)組汽機(jī)主控系統(tǒng)中的前饋量，即是將其疊加在負(fù)荷設(shè)定值的回路系統(tǒng)中，則可以進(jìn)入到汽機(jī)主控的PID調(diào)節(jié)回路中。所以在火電機(jī)組一次調(diào)頻發(fā)生動作時，CCS側(cè)一次調(diào)頻回路會積極協(xié)調(diào)子系統(tǒng)動作，并以協(xié)調(diào)其它各部分參數(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)高效調(diào)節(jié)火電機(jī)組的頻率以及負(fù)荷擾動等情況，實(shí)現(xiàn)對一次調(diào)頻性能的優(yōu)化。

4 影響一次調(diào)頻性能的因素及改善措施

4.1 AGC質(zhì)量與一次調(diào)頻動作相反

當(dāng)火電機(jī)組處于AGC工況之下，經(jīng)常會出現(xiàn)AGC質(zhì)量與一次調(diào)頻動作目的和效果出現(xiàn)相反的狀況，對一次調(diào)頻效果產(chǎn)生的影響相對較大。針對這一問題進(jìn)行分析，則可以充分考慮利用CCS邏輯控制對其進(jìn)行改善和優(yōu)化，即在一次調(diào)頻動作時，為避免AGC受到嚴(yán)重的干擾，則要充分結(jié)合一次調(diào)頻考核的時間，并將閉鎖設(shè)定在一次調(diào)頻動作持續(xù)時間不超過60s，確保閉鎖時間能夠與一次調(diào)頻的響應(yīng)時間形成同步;如果一次調(diào)頻動作的持續(xù)時間超過了60s，則可以將閉鎖時間設(shè)置為60s，可以相對有效的確?；痣姍C(jī)組一次調(diào)頻性能得到優(yōu)化[3]。比如在本次試驗(yàn)中，技術(shù)人員在DCS協(xié)調(diào)控制邏輯中，將一次調(diào)頻指令優(yōu)先級設(shè)置高于AGC指令，經(jīng)改善后，機(jī)組變負(fù)荷過程中出現(xiàn)反方向一次調(diào)頻需求時，當(dāng)轉(zhuǎn)速偏差大于3rpm，機(jī)組暫不響應(yīng)AGC指令變化，有效避免反調(diào)。

4.2 機(jī)組轉(zhuǎn)速測量

在機(jī)組一次調(diào)頻動作時，其主要的目標(biāo)則是能夠在電網(wǎng)頻率出現(xiàn)頻差時，可以在機(jī)組的快速響應(yīng)下將電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在50Hz左右。這一過程中一般是將機(jī)組側(cè)相應(yīng)的頻差作為控制對象，并將其作為火電機(jī)組的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)依據(jù)。一旦實(shí)際轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大的偏離時，則要通過一次調(diào)頻來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能。所以機(jī)組轉(zhuǎn)速測量的精準(zhǔn)性對性能優(yōu)化效果具有較大的影響。如果在實(shí)際的機(jī)組測量中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率存在偏差較大，則會導(dǎo)致一次調(diào)頻功能不能正常的投入到使用中。

4.3 設(shè)置調(diào)頻死區(qū)和不等率

火電機(jī)組的一次調(diào)頻回路對調(diào)頻死區(qū)的設(shè)置也會影響電網(wǎng)頻差，其能夠決定機(jī)組參與一次調(diào)頻動作的時間。所以對一次調(diào)頻性能進(jìn)行優(yōu)化時，則要充分考慮調(diào)頻死區(qū)和調(diào)頻不等率的設(shè)置，保障調(diào)頻動作的調(diào)節(jié)電量和效果達(dá)到預(yù)期。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)火電機(jī)組一次調(diào)頻功能的基本技術(shù)要求，則要將調(diào)頻死區(qū)控制在±2r/min左右，對調(diào)頻轉(zhuǎn)速不等率則要設(shè)置在5%，將負(fù)荷限幅設(shè)置在額定有功出力的±6%，可以保障火電機(jī)組的調(diào)頻死區(qū)和不等率參數(shù)設(shè)定具有科學(xué)性和合理性。

結(jié)束語

綜上所述，電網(wǎng)頻率是火電機(jī)組系統(tǒng)中最為重要的電能質(zhì)量指標(biāo)，其是確保電網(wǎng)基礎(chǔ)穩(wěn)定的關(guān)鍵條件，通過機(jī)組一次調(diào)頻性能優(yōu)化則可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。所以在開展一次調(diào)頻試驗(yàn)研究時，則必須要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)章制度，明確一次調(diào)頻的重要性，掌握一次調(diào)頻動作的過程，并通過對DEH側(cè)一次調(diào)頻回路和CCS側(cè)一次調(diào)頻回路進(jìn)行優(yōu)化，保障機(jī)組一次調(diào)頻功能的正常投入使用。同時對其影響因素進(jìn)行分析和改善，保障電能質(zhì)量得到有效提高。

參考文獻(xiàn)

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