鄒縣電廠發電機組一次調頻性能優化報告

摘 要：本文主要介紹了發電機組調頻的概念，一次調頻的重要性，影響一次調頻的因素，一次調頻優化的方案及效果，對電網的穩定性有一定的貢獻。

關鍵詞：調頻；一次調頻；頻率質量；速度變動率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.154

1 發電機組調頻的概念

當系統頻率變化時，調速系統自動地改變汽輪機的進汽量或水輪機的進水量，從而增減發電機的功率。電網頻率調整分為三個階段：自然調頻：調速系統未動作時，僅靠自平衡能力來穩定電網供電頻率的過程；一次調頻：在調速系統給定值不變的情況下，通過轉速反饋作用改變其輸出功率來調整電網的頻率；二次調頻：通過改變調頻機組調速系統的給定值，改變其輸出功率使電網頻率回到額定值。

2 加強一次調頻管理的重要性

一次調頻主要調節的是電網中快變的隨機負荷分量，二次調頻主要調節的是周期較長的慢變負荷 分量。 在突發性事故中，如發生大的負荷擾動時，若電網內缺乏一次調頻能力，僅靠二次調頻控制，難以保證電網的頻率質量，此時就會出現頻率大幅度波動甚至發生系統崩潰的惡性事故。

3 影響發電機組一次調頻的因素分析

（1）降參數運行。大部分機組采用滑參數運行，，增大機組調門開度，其流量特性越來越差，一次調頻動作時，增加機組增負荷指令，即使給了開調門指令，調門按指令動作，由于流量特性限制，機組負荷補償也有限，進而影響機組一次調頻能力； （2）汽機跟隨運行（TF方式）。一次調頻動作時，機組負荷根據電網頻率波動做相應補償調整，機前壓力也會隨之發生變化，此時TF控制回路勢必進行壓力修正調節，而這一過程與一次調頻動作是反作用的，不做壓力特殊修正方案的，一次調頻性能明顯不能滿足設計要求； （3）汽機調門線性度差。機組長時間運行，尤其機組調門經過解體大修等過程后，其流量曲線會發生明顯的漂移變化，一次調頻動作的負荷補償更得不到可靠保障； （4）機組調門物理延遲時間長。影響機組一次調頻的快速性，嚴重的不能滿足開始動作時間小于3s的規定要求；（5）煤質的影響。如果入爐煤質較差，鍋爐的動態調整過程勢必增長，影響機組穩定，尤其對于直流鍋爐表現更明顯； （6）數據傳輸精度。在實際生產過程中，對于PMU上傳數據則重視程度不夠； （7）熱力系統輔機設備狀態。對于增容機組來說，往往忽略對于輔機出力的改進，因此在高負荷階段輔機的設備狀態往往對機組整體性能有著較大的影響； （8）機組抽氣供熱。機組抽氣供熱時，由于需要保證抽氣參數，機組負荷可調度區間減小，機組負荷調整能力有所減弱，因此，機組一次調頻也會受到相應的影響。

4 鄒縣電廠發電機組一次調頻優化方案

（1）根據鄒縣電廠一次調頻動作情況分析，一次調頻功能主要存在以下問題。

1）滑壓運行，汽機調門保持在較大的開度，增負荷的能力受到限制；2）轉速或頻率測量存在偏差；3）一次調頻與AGC變化方向不一致時，性能變差；4）機組協調（CCS）投入方式不合理，造成一次調頻功能不理想；5）由于機組負荷指令的變化方向與一次調頻的動作方向不一致，抵消了部分一次調頻的動作效果，同時也影響一次調頻的考核指標計算；6）機組無低負荷時的壓力補償功能，造成低負荷情況下一次調頻動作的負荷補償量不足或者動作緩慢；7）DEH側的一次調頻實際不等率不能滿足要求；8）表計精確度不滿足要求；9）時鐘一致性差。

（2）目前采取的提高一次調頻性能的方法及措施。

1）對機組協調邏輯及參數進行優化，對DCS中一次調頻邏輯進行修改；2）對一次調頻參數進行優化，機組參數已優化，觀察運行效果良好；3）對一次調頻邏輯進行優化，在一次調頻與AGC變化方向不一致時，一次調頻的動作應優先，當電網頻率下降時，應閉鎖功率的指令減小，同樣電網頻率上升時應閉鎖功率指令增加；4）原來一次調頻邏輯采用汽輪機轉速變化情況進行調節，汽輪機轉速比網頻有一定延遲，修改為一次調頻邏輯采用網頻變化情況進行調節的方案；5）為保證信號的穩定和準確， DEH側用轉速信號，DCS側用DEH來的轉速或網頻信號（4-20mA對應49.5-50.5Hz），調整信號量程以滿足正常運行；6）機組協調控制（包括AGC方式）下運行時，根據一次調頻的動作要求閉鎖反方向的機組負荷指令的變化，一次調頻動作結束，負荷指令的單向閉鎖作用取消；7）優化協調邏輯，投入協調方式下的鍋爐跟隨方式；8）機組DEH側一次調頻應首先調整負荷補償曲線，保證額定工況下機組的實際不等率基本滿足要求的前提下，再根據研究院的技術要求和方案增加一次調頻壓力補償功能；9）對DEH系統進行改造，重新進行試驗，根據試驗結果，修正一次調頻負荷補償函數；10）對機組DCS系統進行改造并增加GPS對時裝置。

5 優化調整后鄒縣電廠一次調頻的效果

2015年1月8日12點電網頻率發生一次較大擾動，鄒縣電廠運行機組一次調頻效果良好，以#7、#8機組（1000MW機組）為例，動作數據如下：

（1月8日11時50分00秒～12點05分00秒）

（1）#7機組。時間窗口：11點51分23秒，轉速3002，負荷877.368MW；11點58分22秒，轉速3003，負荷861.186MW；11點59分21秒，轉速3003.439，負荷859.071MW；11點59分44秒，轉速3003.820，負荷859.295MW。

結論：一次調頻動作良好，速度變動率2.7%，調頻指數182%。

（2）#8機組。時間窗口：11點51分23秒，轉速3002，負荷889.993MW；11點58分22秒，轉速3003，負荷879.130MW；11點57分50秒，轉速3003.439，負荷876.695MW；12點01分05秒，轉速3003.820，負荷871.120MW。

結論：一次調頻動作良好，速度變動率3.76%，調頻指數133%。

6 結束語

一次調頻優化是一個復雜的過程，影響因素很多，且對電網的穩定性非常重要，在優化一次調頻的時候，也要考慮機組協調的穩定性，防止因一次調頻優化好了，而協調控制因為晃動大卻無法投入，從而使一次調頻反而起不到穩定電網的作用了。

參考文獻：

[1]華北區域發電廠并網運行管理實施細則[S].華北電網.

[2]范叢振.電廠電力工程[J].東南大學.

作者簡介：宋永強，男，工程師，主要從事：集控運行工作。