淺談提高火電機組AGC響應速度的方法

宋文峰

（大唐呼圖壁能源開發有限公司熱電廠 831200）

淺談提高火電機組AGC響應速度的方法

宋文峰

（大唐呼圖壁能源開發有限公司熱電廠 831200）

近年來，自動發電控制（AGC）廣泛應用于我國電力系統之中，在線閉環控制得以實現且成效顯著，本文在分析影響火電機組負荷響應的因素的基礎上，提出提高火電機組AGC響應速度的具體方法，以期為今后的電力系統AGC的有效運行提供意見參考。

火電機組；AGC；響應速度

引言

AGC自動發電控制系統是一個在線閉環控制系統，該系統涉及因素多，技術難度大，主要包括通信系統、AGC控制軟件，機組自動控制系統及一次設備等問題，同時還要關注電網調度安排、實際運行、與維護間的管理配合。在負荷響應上，水、火電機組明顯不同，火電機組產生及轉換能量過程繁雜且中間環節較多，延遲大，導致難以對其自動發展進行全面控制與管理。尤其是火電機組產生轉換能量過程中延遲過大，通常很難實現快速調度負荷的需求，特別是工況運行或工況試驗時。本文從火電機組負荷相應方面提出提高火電機組響應速度的具體方法。

1 影響火電機組負荷響應的因素

1.1 鍋爐響應的延遲性

決定火電機組負荷響應延遲的主要因素在于負荷指令發出，鍋爐接收后，煤量變化至蒸汽流量改變其中所需時間，這就是產生蒸汽所需要的延遲時間。通常來說，鍋爐蒸汽延遲時間為1.0～2.5min之間，假如通過機組鍋爐的風速高、風量大，且煤粉具有較強的攜帶能力，那么應適當減少延遲時間。制粉過程是產生延遲時間的主要階段，但是煤粉細度、一次風量皆受制于運行要求，因而這種延遲時間不易克服。

1.2 滑壓運行

滑壓運行階段（25～75%MCR），汽輪機組負荷變動時，機組鍋爐蓄熱能力伴隨參數而改變，且這種改變與負荷需求改變一致，即呈現正相關變化關系。若負荷增長時，機組鍋爐蓄熱以增加參數，提高蓄熱能力；若負荷減小，鍋爐蓄熱參數降低，熱量釋放。一般而言，在負荷降低過程中，負荷減小到滑壓切換點，參數隨之下降，熱量釋放補充了彌補了煤量減少而降低的熱量，這時在協調控制作用下煤量將進一步減少，然而受制粉過程延遲作用的影響，暫時不會對負荷變化產生影響，此時負荷保持2min左右的實踐，而后快速下降。

1.3 協調控制方式

選取300MW機組為例，其協調控制系統基于鍋爐跟隨（BF），協調控制鍋爐、機組的不同負荷響應。主要采取以下三種方式：①鍋爐側提高負荷的前饋信號；②汽輪機組提高負荷的延遲環節；③主蒸氣壓過大時，增加汽門調節的限制作用。PID環節延遲了汽輪機汽門調節動作，確保負荷改變后的蓄熱供給，由此能量供給實現平衡。另外，調節汽門延遲被打開，鍋爐蓄熱未能充分利用，增加了負荷響應延遲時間，特別是接到ADS指令后，開始AGC自動控制，這是調度中心不能及時接受到變化的負荷反饋信息，嚴重影響了負荷調節。

1.4 鍋爐蓄熱能力

鍋爐蓄熱的利用可分為兩類：①汽輪機調節汽門快速打開或關閉時，致使氣壓突然變化，影響了飽和溫度與汽包壓力，汽包蒸發量也突然發生改變，以符合負荷要求；②鍋爐受熱面發生金屬容量的釋放或儲存。某種程度上來說，前者減小了負荷響應延遲，然而這種程度受參數偏離設定值范圍的影響，受限于機組經濟安全運行。后者的實現需要相應的時間，不能負荷指令變化時降低負荷響應延遲。利用鍋爐蓄熱能力調節過程實驗結果說明，這一調節過程縮短了負荷響應延遲，延長了調節過程。

1.5 鍋爐爐型及機組容量

鍋爐爐型在很大程度上影響著AGC響應，相較于汽包爐，直流爐沒有汽包，使得其蓄熱能力不強，所以，升降負荷會引起機組參數變化，從而影響了升負荷速率。通常，機組容量愈大，其負荷變化速率愈大。

2 提高火電機組AGC響應速度的方法

2.1 運用BF工作方式，更加有效地利用鍋爐蓄熱

汽輪主控接收負荷指令，根據負荷的偏差快速響應輸出直接作用在4個高壓調節門，從而減少延遲時間在1～1.5min間。這種結果是使得參數波動較大，并增加調節過程時間，因而必須降低參數運行設置值，影響運行的安全與經濟。所以，需相應的對PID環節中的階次和時間作調整，繼而減少參數波動和延遲實踐，實現兩者兼顧。

2.2 增強一次風量及煤量的前饋作用

假如利用負荷變化發出的前饋信號，改變供給的煤量，由此改變鍋爐燃燒率，適應變化的負荷需要。還能利用這種前饋信號改變一次風量，利用蓄粉響應負荷需要，進而縮短延遲時間，有效避免了制粉耗時，進而相應的調整前饋信號強度，此時延遲時間一般為1.5～2.5min，對上述兩種負荷變化前饋作用能實現最佳效果。

2.3 借助先進控制方式，增強鍋爐動態響應

由于鍋爐有著較大的慣性和滯后性，想在TF方式下，對鍋爐測功率進行調節，難以使機組功率響應AGC指令變化。因此，應借助鍋爐蓄熱能力，并且改進控制方式，達到加快動態響應的效果。當前主要采取的控制方式有：①TF方式下，新型協調系統，具體指基于鍋爐非線性模型，結合預測控制技術，對鍋爐蓄熱能力做出預熱，實現提前控制煤量，同時對鍋爐慣性做出補償，確保機組負荷響應速度較快，達到平穩壓力的效果；②基于TF系統，對鍋爐動態特性進行補償，使其對小的滯后性和慣性都有較好的響應的控制方式，由此，當鍋爐負荷指令加快動作速度時，仍舊可確保機組的穩定。

2.4 升降負荷運用定壓方式

滑壓運行下，鍋爐蓄熱能力影響負荷響應速率，且這種影響是負面的，所以，在AGC負荷范圍內，運用定壓升降負荷，不會導致鍋爐蓄熱能力的改變，繼而消除了滑壓對負荷響應的不良影響。

2.5 一次調頻

火電機組本身延遲性較大，實際應用上，可將電網頻率信號作為前饋信號，體現了電網負荷的平衡。當前，采用最多的調節裝置是以DEH為基準汽輪機組，其調節速度快。DEH參與一次調頻，可促使電網頻率穩定，減少負荷偏差和AGC調節負擔。

3 結語

火電機組AGC系統較為復雜，要想提高其控制的負荷響應能力，需立足于機組設備、升降負荷方式、控制策略、一次風量、給煤量等多角度、多層面做綜合改進。就當前火電機組AGC運行狀況來說，還需要進行更多的努力，著力研究更科學先進的方法以更為有效的提高火電機組AGC響應速度。

[1]金豐，陳建國.火電機組一次調頻和AGC性能優化分析[J].東北電力技術，2014（05）：7～10.

[2]尹航.火電機組對AGC響應速度的分析[J].中國電業（技術版），2014（06）：29～31.

TM76

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1004-7344（2016）03-0076-01

2016-1-11