1000MW機組修后一次調頻大擾動試驗性能分析

丁輝 劉嘉利

摘?要：發電機組的一次調頻是汽輪機組的一個基本特性，隨著電網內風電、光伏發電等清潔能源的占比增加，電網內火電機組的一次調頻特性就顯得更加重要。評價一次調頻性能的技術指標還有快速性、穩定時間等，這些技術指標對機組和電網的穩定也是至關重要的，在大擾動發生時，雖然協調控制對機組一次調頻性能有重要作用，但汽輪機做功能力對機組負荷響應有著決定性的影響。

關鍵詞：一次調頻;大擾動;汽輪機做功

1 概述

鄒縣電廠八號機組容量為1000MW，鍋爐為自然循環直流爐，制粉系統為正壓直吹給粉，DCS、DEH控制系統分別為艾默生和日立公司生產的EHG和ETS一體化的H-5000M系統。本機組的CCS（協調控制）為：汽機主控設計在DEH系統中，負荷控制由DEH來實現，DCS給DEH提供負荷設定值;DCS系統內CCS主要控制主汽壓力自動，并控制爐側水、風等各參數。當CCS投入鍋爐主控，DEH投入遠方負荷控制后，此方式為CCS控制方式，此時DEH接收DCS協調控制的負荷指令（負荷指令出現一次調頻時直接疊加一次調頻量）。

CCS內的一次調頻補償邏輯當一次調頻動作后，CCS根據電網頻率信號，經過死區處理后得出的一次調頻負荷，疊加到協調控制回路的主調節器上，補償汽機負荷變化對鍋爐的影響。

2 修前一次調頻擾動情況

2.1 機組檢修前主要問題

#8機組修前性能試驗發現汽輪機出力受限。修前高壓調節級后壓力取樣管斷裂，同時檢修時發現高壓轉子及隔板上存在大量沉積物。通過修后技術分析八號機組汽輪機出力受限的主要原因為高壓轉子及隔板上存在大量沉積物。

2.2 修前主要數據分析

由修前大擾動試驗統計和負荷703MW 轉速差為-6r/min時（見下表）試驗數據分析可知，在各負荷段汽機主控到100%即調門全開時，由于燃燒的遲滯性，蓄熱利用后，鍋爐的后續燃料主控的升高，并不能使汽輪機在60s內達到出力要求。

3 修后一次調頻擾動情況

3.1 修后試驗數據分析

機組熱態試驗在CCS方式下進行，分別通過改變頻差進行增減負荷試驗。由記錄的數據和曲線可知：在各項試驗中，一次調頻動作快速，響應滯后時間滿足小于3s要求，12次試驗中有11次負荷都可于15s內達到調整要求，且機組各主要參數穩定，汽輪機出力響應快速、穩定，滿足運行要求，從控制策略考慮爐膛負壓由于鍋爐主控變化大負壓波動較快，投入協調控制時鍋爐主控在負荷變化大時仍有優化空間。

3.2 汽機做功能力對比

由表1可知，在相同擾動情況下，雖然修前控制回路動作正常，八號機組汽機主控指令由95.3%變化到100%，CV4從40%到100%動作，但仍不能滿足負荷變化要求。汽機做功能力差是八號機組一次調頻大擾動試驗不能通過省調測試的主要原因。檢修中汽機缺陷的消除，使機組在投入協調的情況下，能夠迅速響應電網一次調頻需求。汽輪機可充分利用鍋爐蓄能在鍋爐主控不出現大幅波動的情況下消除較小的擾動，使系統更加穩定，并且在較大擾動量下，汽機調門開度仍然有充足的裕量，鍋爐主控也能保證主汽壓力和溫度變化范圍在1MPa和5℃以內（合格指標為主再熱汽溫度偏差±8℃，主汽壓力±1MPa），機組穩定性明顯增強。

3.3 試驗指標

本次試驗負荷指令變化率、負荷響應時間30s（≤60s）、穩態時負荷偏差1.2MW（≤2MW）、主汽壓力偏差1MPa（≤3MPa）、主汽溫度偏差7.9℃（≤8℃）（750MW負荷時，-6r/min頻率偏差）、爐膛負壓偏差520Pa（≤200Pa）除爐膛負壓波動較大以外其他符合《DL/T 774-2015，火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規》要求。

靜態指標±2r/min的死區，轉速不等率在一次調頻DCS邏輯內設置均符合要求，機組負荷響應的延遲時間小于3s，在15s時負荷變化大于額定補償的75%，30s時負荷變化滿足大于額定補償的90%（30s基本達到穩態值），60s時機組負荷達穩定狀態，衰減率0.87（≥0.75）符合《GB/T 30370-2013，火力發電機組一次調頻試驗及性能驗收導則》相關要求。

4 結語

本次檢修后八號機組汽機做功能力明顯增強，一次調頻性能滿足《山東電網機（廠）網協調技術要求》（調技[2011]44號）規定。

影響一次調頻性能指標的因素較多，例如在前期發現汽輪機出力較差時，機組負荷指令增加，通過前饋適當提高鍋爐一次風壓設定值及鍋爐燃料量，保證汽機快速響應，使性能指標得到一定改善，但控制策略的優化不能完全消除汽輪機做功能力降低的影響，必須找到整個系統各個環節存在的問題，有針對性的處理解決。

參考文獻：

[1]DL/T 774-2015，火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程[S].

[2]華北區域發電廠并網運行管理 實施細則[S].

[3]宋永強.鄒縣電廠發電機組一次調頻性能優化報告[J].2015，22：154.

[4]王向偉，黃國明，陳慶小.水電廠一次調頻功能及考核系統改進研究[C].《中國電力》雜志社，電力行業熱工自動化技術委員會，浙江省電力學會，中國自動化學會發電自動化專業委員會，2014.