300 MW火電機組孤網運行控制措施初探

周宗立，李 海，周宗偉，梅小麗

（1.大唐許昌龍崗發電有限責任公司，河南 許昌 461670；2.國網河南省電力公司，河南 鄭州 450016；3.國網鄭州供電公司，河南 鄭州 450016）

隨著經濟的快速發展，公司、企業不斷增加，企業自備的電廠也在不斷增多。企業自備的電廠通常與大電網的功率交換比較小，有些自備的電廠甚至與大電網相連，這些組成了小容量的孤立電網。孤立電網對電負荷的擾動性大，對火電機組的控制策略有更高的要求。此外，孤網運行的火電機組可以在大電網大面積停電后幫助其恢復系統，因此對火電機組的孤網運行控制研究非常重要。本文主要以霍煤鴻駿鋁有限公司為例，對其火電機組的孤網運行控制進行分析。

1 機組情況簡介

本文主要針對霍煤鴻駿鋁有限公司的孤網運行狀況，采取對優化孤網運行控制措施，其機組基本情況：該公司的裝機容量為2×300 MW，主機主要是由哈爾濱的三大動力廠生產的；該公司的電廠計劃以220 kV出線接入到東北電網，并且該公司的電廠需為一內蒙古東部地區的鋁廠供電；汽輪機的型式是單軸、直接空冷、雙缸雙排氣、一次中間再熱、凝汽式；機組采用國電智深的分散控制系統，實現MCS、ECS等功能的一體化［1］。

2 火電機組孤網運行的特點

火電機組孤網運行的主要特點是火電機組負荷控制的方式變為了頻率控制的方式，而孤網運行的關鍵是要保持頻率的穩定。但傳統的機組設置是為了滿足大電網的運行方式而設定的，與孤網運行的方式相差很多，所以需要進行改進。此外，運行方式的啟動，性能的調節等具有保護功能的方面，孤網的運行方式也不同于常規的并網運行方式，因此，必須對數字電調控制邏輯進行修補、完善。

3 孤網運行中存在的問題及改進措施

3.1 孤網運行中存在的問題

霍煤鴻駿鋁有限公司的孤網運行存在三個方面的問題：第一，300 MW火電機組的并網問題一直有待解決；第二，霍煤鴻駿鋁有限公司的用電負荷過大，已達到了840 MW；第三，霍煤鴻駿鋁有限公司的發電一旦出現問題，不僅會給火電機組的防寒過冬帶來問題，對整個項目的經濟收益也會產生影響。因此，需要對火電機組的運行控制采取一定的優化措施［2］。

3.2 優化孤網運行控制的措施

（1）強化保護功能

針對300 MW火電機組孤網運行的特點，進行負荷下跌預測等功能的完善。孤網單機／雙機帶鋁廠負荷時，如果鋁廠發生故障超出一定負荷，會導致系統的高頻率運行，致使汽輪機轉速達到動作值，導致火電機組的停運［3］。所以，在孤網運行時對動作值重新設定，根據企業的實際情況對OPC的動作值進行修改，強化孤網運行的保護措施。

（2）新增一次調頻回路

發變組的主開關在進行閉合后，數字電調的控制方式會維持在原有設計的閥位，新增加一次調頻回路，對孤網方式下的一次調頻回路轉速全程加以控制。在一次調頻回路中避免調節盲區，將調節范圍控制在一定的開度，對于一次調頻的不等率使用折現函數的運算原理，維持轉速的穩定性。

（3）改進鍋爐的控制系統

對鍋爐控制系統的改進，主要體現在以下幾個方面：

a.火電機組的孤網運行方式缺少負荷指令信號，只能通過使用實發負荷及微分信號之和作為鍋爐主控的反饋信息，鍋爐大部分熱量的需求值都是通過該信號決定的。但如果將實發負荷信號取代原有的具備提前預測功能的負荷信號，那么在動作的效果上會具有一定的滯后性。負荷微分回路可以提高機組的負荷響應速度，對鍋爐蓄熱起到動態的升降作用，改善主汽壓力的品質［4］。

b.設計機前壓力偏差的動態微分，這種回路可以對主汽壓力的實際值、幅值、壓力定值偏差的動態方向做出判斷，根據主汽壓力的變化進行調整。此外，由于孤網運行可能會產生陽極效應，引起機前壓力的波動，影響夜里偏差微分效果，進而設計了濾波的邏輯回路。

c.將壓力偏差調節器變為參數控制的方式。將實際的壓力偏差通過函數的計算后，再經過PID的調節器進行運算，在主汽壓力波動大時減少煤量的波動，避免造成鍋爐系統的震蕩反應［5］。具體的PID調節器參數如表1。

表1 PID調節器參數值

在機組鍋爐協調控制系統中將解耦和前饋的方法加入其中，協調汽輪機與鍋爐動態特性間的不同，增強其穩定性和加強其抗干擾的能力。當動態變符合時，通過前饋信號補償鍋爐側壁的滯后性特點，確保主要參數的穩定。并且機前的壓力調節可以對變參數進行控制，減少煤量的大量超調。

4 總 結

綜上所著，孤網方式下，通過對300 MW機組的數字電調以及協調控制系統的完善、優化，對火電機組進行試驗，進而對邏輯控制回路參數進行相應調整。根據機組的調節方式和特點，提高孤網火電機組的安全性、穩定性和可靠性，減少機組負荷的大幅波動，避免在機組運行時出現大幅度的調整，加強機組運行控制的研究，促使其更加完善。

［1］ 楊 新，揭其良，畢德忠.300 MW火電機組孤網運行控制策略［J］.內蒙古電力技術，2013，（05）：94－100.

［2］ 董春雷.300 MW火電機組尿素制氨還原法脫硝熱工控制分析［J］.自動化博覽，2014，（07）：80－84.

［3］ 漆信東，萬 軍.330MW機組孤網運行的系統配置和測試［J］.重慶電力高等專科學校學報，2014，（04）：53－55.

［4］ 鄧彤天，王 迪，周云龍.火電機組FCB關鍵控制技術綜述［J］.電站系統工程，2014，（05）：69－70＋72.

［5］ 董春雷.300 MW火電機組尿素制氨還原法脫硝熱工控制分析［A］.中國自動化學會發電自動化專業委員會、電力行業熱工自動化技術委員會、浙江省電力學會、《中國電力》雜志社.2014年中國發電廠熱工自動化技術論壇論文集（下冊）［C］.中國自動化學會發電自動化專業委員會、電力行業熱工自動化技術委員會、浙江省電力學會、《中國電力》雜志社：，2014.