火電機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)安全性及應(yīng)對(duì)措施分析

郭躍武

摘要：華北區(qū)域并網(wǎng)管理兩個(gè)細(xì)則實(shí)施以來，對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)提出更高的要求，并網(wǎng)電廠為提高經(jīng)濟(jì)利益最大化，不斷提高機(jī)組性能。在機(jī)組性能提高的基礎(chǔ)下，只有將機(jī)組負(fù)荷實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，即投入BLR控制方式，才能大幅增加調(diào)節(jié)容量。文章從動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)給機(jī)組安全、節(jié)能、供熱等帶來的影響進(jìn)行分析，并逐一采取應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組；機(jī)組負(fù)荷；動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；安全性；應(yīng)對(duì)措施 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM621 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.068

1 概述

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展社會(huì)對(duì)于供電質(zhì)量要求的提高以及控制系統(tǒng)及主機(jī)設(shè)備自動(dòng)化水平的進(jìn)步，電網(wǎng)公司對(duì)發(fā)電廠各機(jī)組的自動(dòng)化調(diào)節(jié)品質(zhì)要求越來越高，并出臺(tái)了一系列考核辦法和管理細(xì)則。比如：華北地區(qū)電網(wǎng)公司2009年初出臺(tái)的《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》和《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》，對(duì)發(fā)電計(jì)劃和服務(wù)質(zhì)量各個(gè)方面都提出了詳細(xì)的考核和補(bǔ)償規(guī)定和要求，包括影響電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的一次調(diào)頻、調(diào)峰、自動(dòng)電壓控制（AVC）、無功調(diào)節(jié)、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、黑啟動(dòng)、旋轉(zhuǎn)備用等各個(gè)方面，于2009年5月1日正式運(yùn)行，對(duì)并網(wǎng)電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)提出了更為嚴(yán)格的要求和新的課題。

AGC是自動(dòng)發(fā)電控制的簡(jiǎn)稱，就是機(jī)組根據(jù)中調(diào)的指令自動(dòng)調(diào)整輸出功率，以滿足中調(diào)技術(shù)要求。機(jī)組在大范圍、快速變化負(fù)荷過程中，其參數(shù)的變化應(yīng)同時(shí)滿足機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。也就是在中調(diào)下達(dá)負(fù)荷調(diào)節(jié)要求后，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的同時(shí)，必須迅速、準(zhǔn)確地將各參數(shù)調(diào)整到位。“兩個(gè)細(xì)則”對(duì)AGC負(fù)荷響應(yīng)的要求和考核非常嚴(yán)格，主要通過調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)精度、響應(yīng)時(shí)間等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)和考核，完成標(biāo)準(zhǔn)越高補(bǔ)償越大，完成標(biāo)準(zhǔn)越低則考核越多。AGC主站在對(duì)投入AGC的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，有如下兩種控制模式：一是自動(dòng)調(diào)節(jié)模式。自動(dòng)調(diào)節(jié)模式又包括帶基點(diǎn)正常調(diào)節(jié)子模式、帶基點(diǎn)幫助調(diào)節(jié)子模式、無基點(diǎn)子模式、帶基點(diǎn)緊急調(diào)節(jié)子模式、嚴(yán)格跟蹤基點(diǎn)子模式；二是人工設(shè)點(diǎn)模式。并網(wǎng)電廠執(zhí)行不同的AGC控制方式主要依據(jù)電網(wǎng)對(duì)供電電壓、頻率等質(zhì)量需求和并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)來確定，控制方式的不同對(duì)機(jī)組運(yùn)行工況的影響差別較大，而電網(wǎng)管理部門根據(jù)并網(wǎng)電廠對(duì)電網(wǎng)貢獻(xiàn)的大小來核算考核和補(bǔ)償?shù)馁M(fèi)用。

2 機(jī)組動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方式的必要性

2.1 “兩個(gè)細(xì)則”補(bǔ)償和考核方式說明

“兩個(gè)細(xì)則”考核和補(bǔ)償方式都是采用定額模式，考核資金所得全部用于對(duì)并網(wǎng)電廠的補(bǔ)償和獎(jiǎng)勵(lì)返還，在補(bǔ)償費(fèi)用不足時(shí)，不足部分按并網(wǎng)電廠上網(wǎng)電量比例分?jǐn)偸杖　ｋ娏矩?fù)責(zé)考核執(zhí)行，電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)監(jiān)督考核和協(xié)調(diào)工作。

2.2 兩個(gè)細(xì)則的零和競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則

由于并網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則管理采用了零和規(guī)則的競(jìng)爭(zhēng)方式，華北區(qū)域并網(wǎng)電廠為了經(jīng)濟(jì)利益的最大化，不斷提高機(jī)組性能，導(dǎo)致細(xì)則分?jǐn)偟拇蟊P越來越大。如果機(jī)組采用人工設(shè)點(diǎn)模式或嚴(yán)格跟蹤基點(diǎn)子模式，即使并網(wǎng)細(xì)則其他考核均能滿足電網(wǎng)要求，但由于分?jǐn)傎M(fèi)用較高，也無法實(shí)現(xiàn)盈利。為提高輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用，在并網(wǎng)細(xì)則管理中具備盈利能力，在不斷提高機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)的基礎(chǔ)下，只有投入負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式，即BLR控制方式，大幅增加機(jī)組調(diào)節(jié)容量，才能在抵消分?jǐn)傎M(fèi)用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)盈利。

3 機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)存在的問題

機(jī)組負(fù)荷執(zhí)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，由于AGC負(fù)荷指令頻繁下達(dá)，調(diào)節(jié)幅度變化較大，給鍋爐燃燒調(diào)整、主汽參數(shù)的穩(wěn)定、調(diào)速汽門的安全等帶來一系列的不利影響。

3.1 由于負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍加大影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行

首先從保證機(jī)組運(yùn)行安全角度來講，機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍低限應(yīng)該以機(jī)組不投油能夠穩(wěn)定運(yùn)行為限，機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍高限應(yīng)該以額定負(fù)荷為限，但是并網(wǎng)細(xì)則要求機(jī)組要達(dá)到最低40%MCR至高限100%MCR；其次從協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性來講，機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍應(yīng)該是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）投入自動(dòng)時(shí)的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，目前AGC實(shí)際投運(yùn)時(shí)的負(fù)荷范圍一般為低限50%MCR至高限100%MCR。并網(wǎng)機(jī)組帶50%負(fù)荷時(shí)對(duì)鍋爐穩(wěn)定燃燒和給水自動(dòng)調(diào)節(jié)都有不利影響，使得機(jī)組運(yùn)行安全性降低。

3.2 負(fù)荷調(diào)節(jié)速率變快對(duì)燃燒調(diào)整的影響

燃煤機(jī)組允許的負(fù)荷變化率一般為2%MCR/min，目前機(jī)組投入動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)后負(fù)荷變化速率為3%MCR/min。就中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)來說，機(jī)組鍋爐設(shè)備所需要的燃料量由給粉機(jī)控制，由于沒有燃料量的計(jì)量，燃料量會(huì)受到煤粉濕度和粉倉(cāng)粉位高低等各種因素的影響，如在遇到給粉機(jī)存在缺陷或給粉機(jī)特性劣化，進(jìn)入鍋爐的燃料量會(huì)有很大的原發(fā)性擾動(dòng)，會(huì)造成機(jī)組負(fù)荷的大幅波動(dòng)。

3.3 對(duì)主蒸汽壓力的影響

燃煤發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能主要在于負(fù)荷對(duì)汽輪機(jī)調(diào)速汽門和鍋爐設(shè)備燃燒率的響應(yīng)特性，但是也必須考慮保證主汽壓力變化不能太大。主汽壓力是反映燃煤機(jī)組安全性和穩(wěn)定性的重要參數(shù)，如主汽壓力大幅度頻繁變化，必然會(huì)造成主汽溫度及汽包水位等機(jī)組主要參數(shù)不穩(wěn)，使燃料、風(fēng)量、給水等調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)下降，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性遭到破壞，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

燃煤發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)過程是相對(duì)較長(zhǎng)的過程，當(dāng)接到負(fù)荷變化指令后，機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須經(jīng)過一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。但由于電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度指令變化頻繁，實(shí)際運(yùn)行中AGC指令的變化頻率經(jīng)常有超過機(jī)組CCS調(diào)節(jié)頻率情況出現(xiàn)，造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)始終處于頻繁的調(diào)節(jié)狀態(tài)，機(jī)組不能穩(wěn)定運(yùn)行，引起主汽壓力、溫度、再熱溫度、氧量等大幅頻繁變化，使機(jī)組不能在最佳工況下運(yùn)行，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極為不利。

3.5 負(fù)荷變化頻繁對(duì)設(shè)備壽命的影響

因電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度指令變化頻繁，機(jī)組負(fù)荷始終處于變化狀態(tài)，機(jī)組的燃料量、風(fēng)量、給水量隨之發(fā)生頻繁變化，使得機(jī)組蒸汽壓力和溫度也大幅度頻繁波動(dòng)，必然對(duì)機(jī)組的壽命有較不利的影響，特別是汽包內(nèi)工質(zhì)處于飽和狀態(tài)，汽包的溫度隨汽包壓力同步變化。負(fù)荷變化經(jīng)常導(dǎo)致汽包壁溫變化速度超過2℃/min，另外由于各系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥門、輔機(jī)設(shè)備和擋板等頻繁動(dòng)作也降低了這些設(shè)備的使用周期。

3.6 對(duì)機(jī)組搶發(fā)電量的影響

電量是電廠的主要利潤(rùn)來源，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，機(jī)組負(fù)荷頻繁調(diào)整要低于機(jī)組帶穩(wěn)定負(fù)荷所發(fā)電量，特別是在機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)影響較大。

3.7 對(duì)入爐煤品質(zhì)要求提高

機(jī)組負(fù)荷執(zhí)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，上下限范圍擴(kuò)大，入爐煤質(zhì)必須滿足機(jī)組帶高負(fù)荷的需求，對(duì)劣質(zhì)煤摻燒降低標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)帶來不利影響。

3.8 對(duì)供熱首站的影響

機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)由于負(fù)荷變化方向和幅度的不確定性，提前量掌握難度較大，抽汽壓力和流量變化較大，不利于對(duì)供熱首站出口壓力和溫度的穩(wěn)定。

4 應(yīng)對(duì)措施

4.1 提高配煤管理水平

根據(jù)負(fù)荷預(yù)計(jì)要求做好配煤工作，保證機(jī)組在高負(fù)荷時(shí)鍋爐燃燒所需煤質(zhì)，嚴(yán)禁將凍煤、濕煤等直接上入煤倉(cāng)。輸煤皮帶必須保證有一路正常備用，失去備用時(shí)應(yīng)及時(shí)搶修。防止發(fā)生由于煤質(zhì)差或上煤中斷影響機(jī)組限出力，進(jìn)而發(fā)生兩個(gè)細(xì)則考核。

4.2 加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)整

4.2.1 監(jiān)盤人員要精力集中，必要時(shí)安排兩人監(jiān)盤，加強(qiáng)對(duì)中調(diào)負(fù)荷指令及熱網(wǎng)首站溫度的監(jiān)視，做好隨時(shí)升降負(fù)荷的準(zhǔn)備，保證熱網(wǎng)首站供熱溫度穩(wěn)定，滿足供熱公司調(diào)度的要求。

4.2.2 升降負(fù)荷時(shí)掌握好提前量，可通過投切給粉機(jī)維持主汽壓力穩(wěn)定，防止主汽壓力大幅度波動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)間超出正常范圍。及時(shí)調(diào)整總風(fēng)量，保證爐膛出口氧量在正常范圍內(nèi)，防止低負(fù)荷時(shí)，因風(fēng)量大導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)滅火；當(dāng)機(jī)組升負(fù)荷時(shí)，提前增大送風(fēng)量，防止出現(xiàn)缺氧燃燒。

4.2.3 在對(duì)燃燒調(diào)整的同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)主汽溫度及再熱汽溫的調(diào)整，在升負(fù)荷時(shí)如二級(jí)減溫水流量較大，及時(shí)打開一級(jí)減溫水調(diào)整門，保證二級(jí)減溫水調(diào)整門有一定的調(diào)節(jié)余量，防止燃料量突然增加后，主汽溫度超限運(yùn)行。

4.2.4 根據(jù)煤質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整燃燒，合理配風(fēng)，嚴(yán)格控制鍋爐管壁溫度，防止超溫爆管，禁止鍋爐超溫、超壓運(yùn)行。

4.2.5 及時(shí)調(diào)整軸封壓力，維持軸封壓力穩(wěn)定，防止因負(fù)荷變化造成軸封壓力過高或過低引起軸封漏汽或真空下降。

4.2.6 加強(qiáng)對(duì)汽包水位的監(jiān)視，防止汽泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)卡澀或水位自動(dòng)調(diào)節(jié)失靈引起水位事故；加強(qiáng)對(duì)除氧器、凝汽器、加熱器水位的監(jiān)視，防止因負(fù)荷變化快引起的水位異常。

4.2.7 加強(qiáng)對(duì)凝結(jié)水、給水壓力的監(jiān)視，避免因負(fù)荷大幅變化時(shí)壓力低聯(lián)啟備用泵。

4.2.8 啟停制粉系統(tǒng)和清理木屑分離器時(shí)因?qū)θ紵捌麥財(cái)_動(dòng)較大，要加強(qiáng)監(jiān)視調(diào)整。

4.3 對(duì)重要設(shè)備加強(qiáng)監(jiān)視

4.3.1 經(jīng)常檢查汽機(jī)高調(diào)門的運(yùn)行狀況，高調(diào)門應(yīng)動(dòng)作靈活無卡澀，如有異常應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。經(jīng)常查看各輸粉管的一次風(fēng)壓，防止堵管，同時(shí)要到現(xiàn)場(chǎng)檢查各噴燃器的運(yùn)行情況，防止噴燃器燒損。

4.3.2 由于運(yùn)行調(diào)整頻繁，須經(jīng)常派人到飛灰采樣器處查看飛灰可燃物含量是否正常，如有偏大現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)調(diào)整二次風(fēng)配比降低飛灰可燃物含量。

4.3.3 加強(qiáng)對(duì)燃油系統(tǒng)的檢查，重點(diǎn)檢查內(nèi)漏及滲油。嚴(yán)格執(zhí)行定期試用油槍制度，發(fā)現(xiàn)燃油系統(tǒng)缺陷時(shí)要及時(shí)通知檢修和熱控人員處理，使燃油系統(tǒng)處于可靠備用狀態(tài)。當(dāng)爐內(nèi)燃燒工況不穩(wěn)定，要果斷投入油槍穩(wěn)定燃燒，防止鍋爐滅火。

4.3.4 加強(qiáng)對(duì)輔助設(shè)備的巡檢，維持發(fā)電機(jī)風(fēng)溫、內(nèi)冷水溫度、勵(lì)磁機(jī)風(fēng)溫符合要求。

4.3.5 設(shè)備異常的處理。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)異常影響安全運(yùn)行時(shí)，要及時(shí)聯(lián)系中調(diào)退出AGC運(yùn)行方式，運(yùn)行正常后方可投入。

5 結(jié)語(yǔ)

華北區(qū)域并網(wǎng)細(xì)則考核是電網(wǎng)調(diào)度管理部門為提高供電質(zhì)量要求采用的零和規(guī)則的競(jìng)爭(zhēng)方式，機(jī)組無論執(zhí)行哪種控制方式都要平衡好搶發(fā)電量、設(shè)備安全、節(jié)能管理和燃料摻燒的關(guān)系。在提高調(diào)節(jié)品質(zhì)的同時(shí)，將機(jī)組負(fù)荷投入動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，獲得補(bǔ)償費(fèi)用雖然可以大幅增加，但對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行、節(jié)能管理和配煤摻燒等帶來的影響較大，要通過提高運(yùn)行調(diào)整水平，掌握負(fù)荷變化存在的規(guī)律，加強(qiáng)設(shè)備治理和摻配煤管理，在機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)效益最大化。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）