關于汽輪發電機組一次調頻分析

摘 要：在電能質量和電網穩定運行上，電網頻率具有著非常重要的作用，它能夠有效的平衡電路系統供需能量，當電路系統中用電和供電之間的平衡被打破時，電網頻率就會發生偏離。而一旦電網頻率出現偏離就會造成非常嚴重的影響，如果影響不大則可能只會讓耗能得以增加，但是倘若影響嚴重，就會損壞了相關設備，甚至會促使電網逐漸癱瘓，而想要解決這個問題，避免問題的發生就需要進行調頻。本文主要對汽輪發電機組的一次調頻進行分析和研究。

關鍵詞：汽輪發電機組；一次調頻；電力系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.147

0 引言

隨著近幾年來我國實施的西電東送、全國聯網戰略方針，具有大容量和高參數的發電機組和輸電技術的不斷發展和深入，以及不斷增長的用電量和電網承受較大瞬態負荷的沖擊概率，促使我國電能和電網的質量和穩定性都遭受到了很大程度的影響。為了讓電網的安全經濟運行得到保障，讓電能的質量和電網頻率的控制水平都能夠得到有效提升，讓其因為不斷變化的電網負荷而引發的頻率波動能夠得到快速解除，就必須將一次調頻功能運用到電網發電機組中。

1 一次調頻的要求

1.1 穩定性要求

將一次調頻功能進行投入的基礎就在于要具有穩定性。如果在運作一次調頻的過程中，會對發電機組的安全穩定運行造成不利影響，則就會讓一次調頻功能對電網的作品遭受減弱，甚至不但不會起到幫助，還會危害到電網的運行，促使電網事故擴大[1]。因此，只有將相應的條件創造出來，并確保其可以讓發電機組運用一次調頻后的穩定性得到保障，通常情況下，實現這種目標的的方法主要是對一次調頻高低負荷進行限制設定、對動作負荷進行限幅、調整速度變動率等。

1.2 快速性要求

一次調頻功能的主要特點就是具有快速性。其主要是指偏移后電網頻率負荷變化的響應和穩定時間，通常情況下響應時間應該在三秒以上，穩定時間應該在一分鐘以上。結合汽輪機負荷和鍋爐之間，前者具有較快的響應時間，后者具有較慢的響應時間的特點來看，可以對汽輪機調節負荷這種方法進行運用。

1.3 持續性要求

所謂持續性主要是指一次調頻在運行后，應該盡可能的保持住發電機組所貢獻的負荷，保證長時間下不會發生回調促使調頻被削弱現象的發生。因為一次調頻想要實現快速響應需要借助于鍋爐蓄熱，當其運作時間過于長的時候，鍋爐所蓄的熱能就會不斷消耗掉，從而也就會讓機前壓力調節品質逐漸的降低，進而對所貢獻負荷造成嚴重影響[2]。因此，只有在其響應的同時讓鍋爐也發生響應，才能對燃燒做到快速調整。

1.4 有效性要求

所謂有效性指的是一次調頻運作的負荷幅度必須要達到對應的頻差理論運作值。一次調頻如果正處于開環控制的時候，和它的調頻能力，也就是運作負荷存在聯系的主要是閥門流量特性和機前壓力，其主要是比例有差調節，通常情況下很難達到理論值上，所以就需要對負荷的給定值進行改變，借助于PID調節來讓無差調節得以實現。

2 汽輪發電機組一次調頻具體分析

據相關電網事故調查顯示，雖然一次調頻運用之后的確能夠使電網頻率偏離得到有效緩解，但是同樣也具有一些不利影響。由于一些機組盲區、速度變動率沒有做到合理設置以及調門運作的速率遭受到一定的限制等其他情況，從而致使一次調頻響應速度較為緩慢、運作負荷幅度存在嚴重不足、回調甚至停止運作等[3]。一些機組在進行一次調頻運作時，DCS、DEH兩側沒能有效同步，造成這種現象的主要原因是由于DCS和DEH兩側所取用的頻差存在差異，從而致使前者頻差信號宜取自后者，且還能讓信號精度得到保證。

對于機組盲區電網設置應該標準定為±2轉/每分鐘，但是這個數值只是在電網頻率調整的正常范圍內，所以也就促使機組一次調頻的動作過于頻繁，從而致使油電機組出現漏油的現象。當某個供熱機組缺乏工業抽汽調節組態時，如果進行一次調頻運作，就會造成機組熱和電負荷耦合振蕩現象的發生，從而促使有功功率低頻振蕩現象出現在機組中，進而促使機組的安全穩定運行受到嚴重的影響。

循環流化床機組所采取的方法大都是協調機跟鍋爐，在這種方法下，鍋爐的調功和機調壓，在進行一次調頻之后，機前壓力波動就會讓調門的回調速度得到提升，從而使得壓力得以維持住，形成動作負荷回調。當機組滑壓運行或者高負荷主汽壓出現偏低現象的時候，會讓調門發生較大的開度并超過拐點，此時倘若一次調頻動作被電網頻率降低，雖然調門是在開展狀態下，但是流量存在較小的變化，因此依然很難上升到理論動作值上，從而也就促使一次調頻的作用遭受到一定程度的削弱。

此外，在一些機組上還發現，但有功功率低頻振蕩出現在電網上的時候，一次調頻很有可能會促使機組負荷振蕩故障更加的嚴重，振蕩形勢出現惡化，而且還會讓調節系統控制油流量發生較大程度的波動現象發生，從而讓大幅度擺動的EH油泵電流和油管振動的現象發生。雖然想要讓一次調頻存在的功能問題得到有效解決并不是很難辦到，但是，通常情況下一次調頻的主要作用是服務于電網，它對機組本身卻并沒有什么有益之處，因此想要電廠花費大量的資金和資源去解決一次調頻所存在的問題就顯得很難實現，特別是在當下電廠和電網已經分開的局勢下，就更難辦到。因此，這就需要相關部門及早的將相關的管理措施和獎懲機制給建立起來，并做到嚴格的落實貫徹，借此來讓機網協調能夠加強。

3 總結

綜上所述，雖然并入到電網中的機組容量和型式都存在著很大差異，調節系統也存在一定程度的差別，但是只要合理的運用好一次調頻，是可以在機組安全穩定運行的基礎上讓自身的作用得到充分發揮，對電網頻率的波動做到快速響應。因此，不管是解決負荷沖擊上，還是在電能質量的提高和穩定運行上，都是有著非常重要的作用和意義。

參考文獻：

[1]徐衍會，王珍珍，翁洪杰.一次調頻試驗引發低頻振蕩實例及機理分析[J].電力系統自動化，2013（23）：119-124.

[2]文立斌.基于電網穩定計算的汽輪機調節系統參數仿真研究[J].廣西電力，2013（04）：5-8.

[3]李闖.600MW汽輪發電機組一次調頻動態分析的研究[J].電子技術與軟件工程，2014（09）：151.

作者簡介：金賢星（1978-），男，浙江臺州人，助理工程師，研究方向：電廠設備運行和維護。