基于“兩個細則”要求的一次調(diào)頻控制常見問題和研究

田曄

摘 要：為進一步提高華北區(qū)域發(fā)電企業(yè)并網(wǎng)運行管理水平，促進“兩個細則”管理工作與電網(wǎng)運行需求相適應(yīng)，重新規(guī)定了一次調(diào)頻性能計算指標和考核辦法。在此背景下張家口發(fā)電廠各機組一次調(diào)頻動作特性所存在的問題分析并研究解決方法。

關(guān)鍵詞：一次調(diào)頻 順序閥流量特性 數(shù)據(jù)測量和傳送精度

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）11-0-02

張家口發(fā)電廠各臺機組DCS使用的是日立H5000M。一次調(diào)頻為DEH+CCS控制方式即頻差信號直接作用調(diào)門，CCS協(xié)調(diào)回路進行功率補償避免反調(diào)。

一、“兩個細則”中一次調(diào)頻考核指標

原有的“一次調(diào)頻投入率”、“正確動作率”、“大擾動性能指標K0”三項考核指標取消，執(zhí)行新的考核指標共有4個分別是：

①一次調(diào)頻月投運率

②15秒出力響應(yīng)指數(shù)

③30秒出力響應(yīng)指數(shù)

④電量貢獻指數(shù)

新的指標計算采用的數(shù)據(jù)是PMU數(shù)據(jù)，SCADA數(shù)據(jù)作為備選數(shù)據(jù)補充。[1]

1.性能指標計算需要引入的幾個概念

一次調(diào)頻過程示意題

① 一次調(diào)頻評價開始時刻為網(wǎng)頻偏差超出一次調(diào)頻死區(qū)時刻，評價的結(jié)束時刻為網(wǎng)頻恢復(fù)到死區(qū)時刻（如果網(wǎng)頻偏差超出死區(qū)到網(wǎng)頻偏差恢復(fù)到死區(qū)范圍內(nèi)的時間超過60秒，則評價時間為60秒）。

② 火電機組的一次調(diào)頻死區(qū)為0.033Hz（±1.98轉(zhuǎn)/分鐘）。

③ 兩種擾動。電網(wǎng)最大頻差不超過0.06Hz （±3.6轉(zhuǎn)/分鐘）為小擾動，超出0.06Hz為大擾動。

④ 理論最大出力調(diào)整量ΔPE（MW）

機組調(diào)頻持續(xù)時間內(nèi)對應(yīng)最大頻率偏差時刻機組一次調(diào)頻理論最大補償負荷值。

ΔPE=-（ΔnMAX×PN）/（n0×δ）

說明，因為機組測量的是汽機轉(zhuǎn)速，參與一次調(diào)頻運算的量也是轉(zhuǎn)速偏差，所以網(wǎng)頻就用汽機轉(zhuǎn)速來表示。式中，PN為機組的額定功率（MW），n0為基準轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘，δ為汽機的轉(zhuǎn)速不等率（火電和燃機）按照5%計算，ΔnMAX為轉(zhuǎn)速偏差最大值。

當網(wǎng)頻高于死區(qū)時

ΔnMAX =max（n實際轉(zhuǎn)速-3000-1.98）

當網(wǎng)頻低于死區(qū)時

ΔnMAX =-max（n實際轉(zhuǎn)速-1.98-3000）

機組參與一次調(diào)頻的調(diào)頻負荷變化幅度可以加以限制，但限制幅度對于320MW機組為Kp≥8%。

2.性能指標的計算方法

①一次調(diào)頻月投運率

一次調(diào)頻月投運率就是一次調(diào)頻當月的投運時。一次調(diào)頻的退出須經(jīng)電力調(diào)度機構(gòu)批準，電廠不得擅自停運此功能，投運率需達到100%。

λ=（一次調(diào)頻投入時間/機組可用時間）×100%

機組的一次調(diào)頻投/退開關(guān)量經(jīng)PMU系統(tǒng)上傳，調(diào)度機構(gòu)據(jù)此信號狀態(tài)統(tǒng)計每個月機組的一次調(diào)頻投運率。

②15秒出力響應(yīng)指數(shù)ΔP15%

從頻率偏差超出死區(qū)開始，15秒內(nèi)機組實際最大出力調(diào)整量占理論最大出力調(diào)整量的百分比。

ΔP15% = （ΔP15% MAX/ ΔPE） ×100%

式中，ΔP15% 為15秒出力響應(yīng)指數(shù)，ΔP15% MAX為從頻率偏差超出死區(qū)開始15秒內(nèi)一次調(diào)頻實際最大出力調(diào)整量，ΔPE為理論最大出力調(diào)整量。

火電機組ΔP15% 小于75%為不合格。

③30秒出力響應(yīng)指數(shù)ΔP30%

從頻率偏差超出死區(qū)開始，30秒內(nèi)機組實際最大出力調(diào)整量占理論最大出力調(diào)整量的百分比

ΔP30% = （ΔP30% MAX/ ΔPE） ×100%

式中，ΔP30% 為30秒出力響應(yīng)指數(shù)，ΔP30% MAX為從頻率偏差超出死區(qū)開始30秒內(nèi)一次調(diào)頻實際最大出力調(diào)整量，ΔPE為理論最大出力調(diào)整量。

火電機組ΔP30% 小于90%為不合格。

④電量貢獻指數(shù)Q%

機組調(diào)頻持續(xù)時間內(nèi)，實際的發(fā)電量比一次調(diào)頻動作前狀態(tài)的發(fā)電量增加或減少的部分，即機組一次調(diào)頻實際補償電量。

ΔQs =∫（Ps （t） - P0） dt/3600

式中，ΔQs為機組一次調(diào)頻實際貢獻電量； P0為一次調(diào)頻評價起始時刻的機組出力，取機組在A0時刻前10秒內(nèi)實際出力平均值； Ps （t） 為機組調(diào)頻持續(xù)時間內(nèi)t時刻的實際出力；積分時間為調(diào)頻持續(xù)時間，若超過60秒，按60秒計算。

機組調(diào)頻持續(xù)時間內(nèi)，機組一次調(diào)頻理論補償電量。

ΔQE = ∫ ΔPE （t） dt/3600

ΔPE = -（Δn（t） ×PN） /（n0×δ）

積分時間為調(diào)頻持續(xù)時間，若超過60秒，按60秒計算。此項一次調(diào)頻理論補償電量的計算是考慮機組實際負荷限制的，在超出實際出力限制后免于考核。

機組調(diào)頻持續(xù)時間內(nèi)，機組一次調(diào)頻實際貢獻電量占理論貢獻電量的百分比。

Q% = （ΔQs / ΔQE ） ×100%

火電 Q%小于75%為不合格

電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)根據(jù)上傳的PMU數(shù)據(jù)，計算各個時刻網(wǎng)頻越限后發(fā)電機組一次調(diào)頻動作性能指標統(tǒng)計合格和不合格點的次數(shù)，然后根據(jù)網(wǎng)頻的相應(yīng)大、小擾動劃分，按不同的考核比例考核機組的上網(wǎng)電量。

二、影響發(fā)電機組一次調(diào)頻性能指標的因素和改進辦法

1.測量環(huán)節(jié)的差異

在計算指標中頻率是電網(wǎng)測量得到，而發(fā)電機組測量的是汽機轉(zhuǎn)速，兩者之間存在著測量的偏差，這樣就要DCS測量的轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)測得的網(wǎng)頻進行數(shù)據(jù)對比，設(shè)置一個比較合適的一次調(diào)頻死區(qū)以消除測量偏差。

2.數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟町?/p>

PMU裝置的機組實發(fā)功率變化門檻值也會造成一次調(diào)頻指標計算的誤考核。

3.機組運行工況的影響

在機組深調(diào)階段，機組解除協(xié)調(diào)控制在手動方式運行。這種情況下一次調(diào)頻響應(yīng)只有DEH中的調(diào)門指令，但是這種工況下機前壓力控制的比較低，導(dǎo)致了汽機調(diào)門開度在90%以上，此時汽機調(diào)門基本沒有截流作用，發(fā)生網(wǎng)頻擾動后調(diào)門雖有相應(yīng)的響應(yīng)動作，但是機組的負荷變化已經(jīng)達不到規(guī)定的性能要求。同時對于供熱機組在供熱季因機組要提供熱負荷，也同樣存在這種機前壓力低導(dǎo)致調(diào)門開展的情況，這也造成這種工況下一次調(diào)頻的大量考核。

這種工況應(yīng)盡量予以避免發(fā)生，同時需要在DEH的調(diào)門指令引入機前壓力偏差的修正量，以加大調(diào)門的動作值。此修正量需要加限幅，避免抗燃油壓力擾動過大。

4.一次調(diào)頻方向與AGC指令相反

防止AGC指令一次調(diào)頻方向相反可在CCS中通過增加一次調(diào)頻優(yōu)先AGC指令的邏輯實現(xiàn)。

5.轉(zhuǎn)速不等率的設(shè)置

轉(zhuǎn)速不等率的設(shè)置還是要根據(jù)機組實際特性得出。電網(wǎng)公司規(guī)定的不等率區(qū)間為4—6%，一般情況下火電機組不要小于4.5%

結(jié)束語

發(fā)電機組的一次調(diào)頻是汽輪機組的一個基本特性，隨著電網(wǎng)內(nèi)風電、光伏發(fā)電等清潔能源的占比增加，電網(wǎng)內(nèi)火電機組的一次調(diào)頻特性就顯得更加重要。評價一次調(diào)頻性能的技術(shù)指標還有快速性、穩(wěn)定時間等這些技術(shù)指標對機組和電網(wǎng)的穩(wěn)定也是至關(guān)重要的。在電網(wǎng)更大的網(wǎng)頻擾動下發(fā)電機組的燃料、主機增容改造后輔機容量也會影響到機組一次調(diào)頻性能的整體表現(xiàn)。這就需要在運行過程中，不斷的摸索總結(jié)并加以優(yōu)化。

參考文獻

[1]華北能源監(jiān)管局.關(guān)于征求《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則（試行）》修改意見. 國家能源局華北監(jiān)管局 .華北監(jiān)能市場[2018]10