超临界火电机组一次调频控制优化.pdf

2 0 1 2年 O 4月 第 4 O卷 第 2期 总 第 2 1 9期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r A p r ． 2 01 2 Vo 1 ． 4 0 No ．2 Se r ． No． 21 9 超临界火 电机组一次调频控制优化 Pr i ma r y Fr e q ue nc y Re gu l a t i o n Opt i mi z a t i on f or Sup e r Cr i t i c a l The r ma l Po we r Pl a n t s 陈胜利 ， 武海澄 ， 施 壮 ， 张 兴 安徽 省 电 力科 学研 究 院 ， 合肥2 3 0 6 0 1 摘 要 对超 临界火 电机组 一次调频功 能实现方式 、 频率信 号精度 、 转速 不等率 的设置 、 数字 电液协调 系统 DE H 阀 门管理模块相 关参数设置 、 D E H 阀门管理模块 相关参数设 置等影 响机组一次调频性 能的主要 因素进行 了分析 ， 并采取相应 的优化措施 ， 优化后 的一次 调频功能可 以满足 电网调频和机组安全运行 的要 求。 关键词 超 临界火 电机组 ； 一次调频优化 ； 控 制策略 ； 中图分类号 TK3 2 3 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 9 5 3 0 6 2 0 1 2 0 2 0 0 5 1 - 0 2 为保证 电网的安全稳定运行 ， 提高电网频率 的 控制水平 ， 迅速消除由于电网负荷变化或其它 因素 而引起 的频率波动， 加强并 网大容量超 临界火 电机 组 一 次调 频 控 制策 略 研 究 与优 化 ， 提 升发 电机 组 一 次 调频 性能 对机 组及 电网 的安全 运行 日益 重要 。 1 一次调频 功能的实现方式 目前 超 临界 火 电机组 一次 调频 功 能主要 通 过数 字 电液调 节 系统 DE H 和协 调控 制系 统 C C S 相应 功 能 回路 共 同实 现 。D E H 侧 的 一 次 调 频 功 能 回路 将 电网频差信号通过死 区和不等率参数 的设置 ， 输 出对应一次调频动作 的流量指令信号 ， 再经 阀门管 理 模块 计算 后转 换 成汽 机调 门开度 指令 。 D E H 侧 一 次调频 回路为开环控制过程 ， 在电网频率变化时 ， 机 组负荷能快速响应 ， 但不能实现一次调频 目标负荷 变化 量 的精 确 调整 ， 因此在 C C S侧 增加 了一 次调 频 的闭环控制 回路 ， 一次调频 目标负荷指令进入汽轮 机主控 P I D 回路 ， 以实现负荷 的精确调整 ， 同时一 次调 频 目标 负荷 指 令 引 入锅 炉 主控 回路 ， 协 调 锅炉 给煤量、 给水量、 总风量正确响应以满足汽机能量需 求 ， 达 到 机组运 行 稳定 。 2 一 次调频性能优化 某 发 电公 司 2台 6 6 0 Mw 超 临 界机 组 投 产后 ， 一 次调频性能在 电网频率波动较大工况下， 调频 行 为影 响 机组 安全 稳 定 运 行 ， 通过 对 机 组 实 际 运行 过 程 一 次 调频 响应 行 为 的 跟踪 分 析 ， 总 结 了影 响该 机 组一次调频性能的主要 因素， 进行了性能优化。 2 ． 1 频率 信 号精 度优 化 要使机组实时 、 准确发挥一次调频功能 ， 以利 于 电网稳定运行 ， 须保证机组调频 回路 中频差信号与 调度侧采集信号变化 同步 ， 以避免机组一次调频不 必要动作及拒动行为 的发生 ； 同时须提高频差信号 测量 准 确性 实 时性 、 精 度 ， 以保 证机 组 调频 电量 满 足相 关技 术 要求 。 2 ． 2 转 速 不等 率的 设置 火 电机 组一 次调 频 回路 调频 死 区和不 等率 参 数 的设 置直 接影 响 着机 组一 次 调频效 果 。综 合考 虑 电 网频率信号测量精度 、 负荷信号通讯传输误差、 汽轮 机安全运行要求等多方面 因素影 响， 在 DE H侧一 次调频 回路中采取变不等率设置方法 ， 达到既避免 汽轮机调门频繁动作， 又能保证小频差工况下 调频 功率幅度满足要求 。 2 ． 3 D E H阀门管理模块相关参数设置 机 组 实际 运行 过程 中 ， 在相 同电 网频差 扰动 下 ， 当汽机调 门运行在不 同位置时 ， 一次调频贡献 电量 差别 较 大 ， 在某 些特 定工 况 下 如调 门重 叠 区 ， 机 组 甚 至发 挥 不 了一次 调 频 功 能 。在对 D E H 调 门实 际 流 量 特 性 进 行 测 试 的基 础 上 ， 对 D EH 阀 门 管 理 模 块中调 门预启开度 、 重叠度等相关参数及调门流量 特性 函数进行 了分析、 整定 ， 有效提高了 D E H 调门 收 稿 日期 2 0 1 1 1 2 - 2 6 作者简介 陈胜利 1 9 7 4 一 ， 男， 高级工程师 ， 从 事火 电厂热 工专业技 术工作 。 5 1 2 0 1 2年 O 4月 第 4 0卷 第 2期 总第 2 1 9 期 Apr ．2 01 2 Vo 1 ． 4 0 No． 2 Se r ． No． 2 1 9 整体流量特性线性度 ， 保证 了机组一次调频效果。 2 ． 4调 频功 率信 号在 汽机 主控 回路 中接 入 方式 机 组 原设 计 控 制 策 略 中 ， 为协 调 锅 炉 与 汽机 运 行 ， 经速率限制后的 自动 电网控制 AGc 负荷指令 L DC 经 一 定 延 时 后 ， 形 成 机 组 实 际 负 荷 指 令 GE ND ， 然后再 进 入汽 机 主控调 节器 制器 。 C C S侧 频 差信 号对应的调频功率指令 F QMw 一路通过 前馈 通 道进 入 汽 机 主控 调 节 器 ， 另 一路 直接 叠 加在 I DC上 。这样 一方 面造成 电网 频差 越 限 瞬 间 ， 机组 功率过调现象严重 ； 另一方 面 D E H侧在快 速改变 调 门开度 进 行一 次调 频 时 ， 汽 机 主控 调 节 器迅 速 将 有 功拉 回 ， 实际 调频 效果 不佳 。 为 克服 过调 与反 调现 象 ， 取 消调 频功 率 指 令 对汽 机 主 控 调节 器 的前馈 作 用， 以避 免与 D E H 侧调 频作用 的叠 加效应 ； 取 消 C C S侧汽 机主控 回路 中对调频功率指令信号 的延 时 ， 以实现 机组 实 际负 荷指 令 GE ND 与 由于 DE H 侧一 次 调 频 动作 后 的 实 际功 率 快 速平 衡 ， 提 高 一 次 调频 动作 初期 的贡献 电量 。 2 ． 5直 流炉 燃 料 、 给 水对 一次 调频 响应 的适 应 策略 由于超 临界 机组 负荷 、 压 力对 炉侧 燃料 量 、 给水 量 变 化 的 响应滞 后 及 惯 性 较 大 ， 且超 I临界 直 流 炉蓄 热小 。机组 一 次调 频动 作后 ， 机前 压 力下 降快 、 幅度 较大 ， 在 频差 大扰 动工 况下 ， 甚 至会 触发协 调控 制 系 统 中压力 拉 回 回路 的作 用 ， 导致 负荷 反调 ， 影 响到调 频效果 。为使一 次调频动态过程 中， 机组主汽压力 快速恢复稳定 ， 燃水 比匹配合理 ， 主蒸汽温度运行稳 定 。根 据 机组 炉 侧 动 态 特性 ， 将 一 次 调 频功 率 指 令 F QMW 信号分别通过超前／ 滞后环节处理后 ， 送 入 燃料 主控 、 给水 主控 回路 ， 且给 水流 量调 节适 度超 前于燃料调节 ， 使锅炉快速维持机前压力稳定 ， 保证 机 组 负荷 响应 能力 。 3 优化后一次调频性 能分析 当电 网频率 偏差 大 于 0 ． 0 3 3 Hz 2 r ／ rai n 后 ， 机 组 一次 调频 动作 。以下 为 2次 电网实 际小频 差 工况 下 ， 机组调频动作时 ， 主要参数变化趋势， 分析策略 优化和参数调整后的实际效果。 机 组 负 荷 在 4 5 0 Mw 时 ， 电 网频 率 下 降 到 4 9 ． 9 6 0 Hz 2 9 9 7 ． 6 r ／ mi n 工 况 下 的 一 次 调 频 响应 曲线见图 1 ， 图中 1为主蒸汽压力 ； 2为主蒸汽压力 设定值 ； 3为电网频率 ； 4为调频功率指令 ； 5为机组 负荷 ； 6为 AGC指 令 。 机 组 负 荷 在 4 5 0 Mw 时 ， 电 网 频 率 上 升 到 52 5 0 ． 0 5 3 Hz 3 0 0 3 ． 2 r ／ rai n 工 况 下 的一 次 调 频 响应 曲线 见 图 2 ， 图中 1 为 主 蒸汽 压力 设 定值 ； 2为 主蒸 汽压 力 ； 3为 电网频 率 ； 4为调 频 功 率 指 令 ； 5为 A 指令 ； 6为 机组 负荷 。 2 礼 2 9 9 7 ∈ 3 0 T 2 2 赣 一 ～ V 、 6 图 1 4 5 0 Mw 负荷时电 网频率下 降一 次调频 响应曲线 蠡键 3 Q 0 7 7 冀 一 ⋯ 4 弋 一 、 ≯ 滚 一 ～ ≤ ≥ 、 图 2 4 5 0 MW 负 荷 时 电 网频 率 升 高 一 次 调 频 响 应 曲线 墨 寸 比图 1与图 2 ， 分析得 出 当电网频率变化小 于 2 ． 5 r ／ mi n时 ， 由 DE H 调频 回路 动作 引起 的机组 瞬 间负荷 变化 量很 小 ， 一次 调 频 主要靠 C C S侧 功率 闭环 回路 实现 ， 有效 避 免了 汽机 调 门的频繁 动 作 。 当 电网频率 变 化 大于 2 ． 5 r ／ mi n时 ， D E H 侧 响 应 幅度 加 大 ， 实 际 负荷 变化 量快 速 达 到 一5 ． 3 Mw ， 满 足 理 论负荷变化量 一5 ． 2 8 Mw 的需求 ， 负荷响应 时间、 贡 献 电量 均 能满 足 电网对机 组 一次 调频 性能 的考 核 要求。 且在 日常电网频率小范围波动下 ， 机组主蒸汽 压力 等主要 运行 参数 稳定 。 结合该机组实际运行情况， 对一次调频性 能进 行 了策 略 、 参数 的优 化 ， 优化 后频 率扰 动试 验及 日常 投运 效 果 反 映 出机组 投 入 一 次调 频 功 能后 ， 调 频 动 作更加及时和准确 ， 调频过程 中机组主蒸汽压力、 主 蒸汽温度等重要参数稳定 ， 有效保证了机组一次调 频 过程 中 的运行安 全 。 编辑韩桂 春