亞臨界330MW空冷機(jī)組PFC性能優(yōu)化

張漢柱 劉志超 劉東旭 張磊 姚坤

摘? 要：火電機(jī)組調(diào)頻能力對(duì)大規(guī)模可再生能源電力的并網(wǎng)利用非常重要。針對(duì)實(shí)際一臺(tái)亞臨界330MW空冷機(jī)組出現(xiàn)的一次調(diào)頻（PFC）不合格問(wèn)題，分析了機(jī)組調(diào)頻能力受限的可能原因，包括調(diào)節(jié)閥組流量特性曲線、滑參數(shù)運(yùn)行方式、與電網(wǎng)調(diào)度通信及一次調(diào)頻邏輯。在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有一次調(diào)頻邏輯存在的問(wèn)題，并給出相應(yīng)的優(yōu)化方案。實(shí)際效果顯示，機(jī)組一次調(diào)頻能力得到明顯改善。這對(duì)同類型機(jī)組調(diào)頻不合格問(wèn)題解決具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：亞臨界? 330MW空冷機(jī)組? 一次調(diào)頻? 邏輯優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）08（c）-0036-03

Abstract： The frequency modulation capability of thermal power units is very important for the grid-connected utilization of large-scale renewable energy power. Aiming at the unqualified problem of primary frequency modulation （PFC） in an actual subcritical air cooling unit of 330MW， the possible reasons for the limited frequency modulation capacity of the unit are analyzed， including the flow characteristic curve of the control valve group， the operation mode of sliding parameters， the dispatching communication with the power grid and the primary frequency modulation logic. On this basis， the existing problems of primary frequency modulation logic are found， and the corresponding optimization scheme is given. The actual results show that the primary frequency modulation capability of the unit is improved obviously. This has certain reference significance to solve the unqualified frequency modulation problem of the same type unit.

Key Words： Subcritical; 330MW air cooling units; Primary frequency modulation; Logic optimization

大規(guī)模光伏電站、風(fēng)力發(fā)電等新能源電力的并網(wǎng)利用，使得電網(wǎng)不斷提高對(duì)電能質(zhì)量和電網(wǎng)頻率的控制水平和要求[1];因此，電網(wǎng)對(duì)調(diào)頻機(jī)組的要求也越來(lái)越高，尤其是一次調(diào)頻（PFC）。所以，不少研究人員都對(duì)不同類型機(jī)組的PFC性能優(yōu)化，不僅涉及了常規(guī)亞臨界機(jī)組和帶過(guò)載補(bǔ)汽閥的超超臨界百萬(wàn)機(jī)組[1-2]，還涉及了不同調(diào)頻方案的經(jīng)濟(jì)性[3]。

本文針對(duì)內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱：京科電廠）一次調(diào)頻考核存在的問(wèn)題進(jìn)行了綜合分析和控制系統(tǒng)優(yōu)化。最終，機(jī)組PFC滿足了電網(wǎng)頻率快速響應(yīng)的需求。

1? 機(jī)組存在的PFC不合格問(wèn)題及原因分析

1.1 機(jī)組存在的PFC問(wèn)題

京科電廠配備了一臺(tái)亞臨界330MW空冷機(jī)組，如表1所示，機(jī)組實(shí)際存在不滿足東北電網(wǎng)考核指標(biāo)的問(wèn)題。

1.2 原因分析

機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于運(yùn)行工況、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等原因，機(jī)組PFC功能往往受到較大影響，常見(jiàn)的問(wèn)題根源所在如下。

（1）閥門(mén)流量曲線不線性。

汽輪機(jī)采用順序閥控制方式時(shí)，如果整體流量特性表現(xiàn)出非線性特性，會(huì)影響機(jī)組一次調(diào)頻效果。

（2）滑參數(shù)運(yùn)行方式。

機(jī)組采用滑壓運(yùn)行方式，當(dāng)滑壓曲線或者滑壓偏置修正不當(dāng)導(dǎo)致綜合閥位指令過(guò)高，在頻率降低時(shí)，調(diào)節(jié)余量不足，也會(huì)導(dǎo)致一次調(diào)頻效果不佳，為此需要在機(jī)組運(yùn)行階段，嚴(yán)禁綜合閥位指令接近100%運(yùn)行，為一次調(diào)頻動(dòng)作預(yù)留空間。

（3）數(shù)據(jù)傳輸精度。

由于機(jī)組一次調(diào)頻實(shí)際動(dòng)作量比較小，因此提高一次調(diào)頻的數(shù)據(jù)精度是提高機(jī)組一次調(diào)頻合格率的有效途徑之一。一是機(jī)組數(shù)據(jù)本身采集精度，如機(jī)組轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、汽壓等要保證其準(zhǔn)確;二是數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至調(diào)度考核系統(tǒng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)偏差處理，要保證PMU上傳數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及精度。

（4）一次調(diào)頻控制邏輯不完善。

目前機(jī)組采用投產(chǎn)時(shí)協(xié)調(diào)控制邏輯，其PFC設(shè)計(jì)采用DEH+CCS聯(lián)合調(diào)頻控制方案。CCS側(cè)由頻差函數(shù)計(jì)算出相應(yīng)負(fù)荷，直接疊加在負(fù)荷指令上。DEH側(cè)將頻差信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)速不等率設(shè)計(jì)函數(shù)乘以一次調(diào)頻增益系數(shù)K后得到數(shù)值直接疊加在汽輪機(jī)調(diào)速汽門(mén)綜合閥位指令處。

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際優(yōu)化情況，最終確定了實(shí)際問(wèn)題根源為原控制邏輯設(shè)計(jì)不合理。

2? 一次調(diào)頻邏輯優(yōu)化

2.1 一次調(diào)頻的基本參數(shù)優(yōu)化設(shè)置

一次調(diào)頻的基本參數(shù)優(yōu)化設(shè)置如下：

（1）一次調(diào)頻死區(qū)：±2r/min。

（2）一次調(diào)頻功率增量變化幅度的要求：一次調(diào)頻的負(fù)荷調(diào)整限制幅度最低不得低于機(jī)組額定負(fù)荷的8%，即不得低于26.4MW（可在26.4MW及以上）。

（3）一次調(diào)頻不等率：5%。

2.2 控制邏輯分析

機(jī)組運(yùn)行無(wú)論是滑壓還是定壓，壓力都會(huì)隨著負(fù)荷變化而變化，在相同的頻率變化下，DEH側(cè)調(diào)門(mén)快速前饋量相同，所以在不同壓力下產(chǎn)生的變化負(fù)荷量是不同的，壓力越高產(chǎn)生的負(fù)荷量越大，反之亦然。因此DEH側(cè)固定的一次調(diào)頻系數(shù)K無(wú)法滿足不同負(fù)荷段對(duì)一次調(diào)頻精度需求，需要增益K系數(shù)隨著主蒸汽壓力變化而變化，保證在相同的頻率變化下DEH側(cè)調(diào)門(mén)快速前饋量不同，從而產(chǎn)生的負(fù)荷增量基本相同，確保一次調(diào)頻調(diào)節(jié)精度。

DEH側(cè)為開(kāi)環(huán)控制，難免存在誤差，因此還需要CCS側(cè)后期加強(qiáng)作用，保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下增強(qiáng)積分作用，消除靜態(tài)偏差。

2.3 控制邏輯優(yōu)化

根據(jù)對(duì)一次調(diào)頻現(xiàn)狀分析，確定京科電廠1號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻優(yōu)化方案。

（1）修改DEH側(cè)一次調(diào)頻輸出系數(shù)增益K，使其適應(yīng)各負(fù)荷段工況下的壓力流量對(duì)應(yīng)關(guān)系，達(dá)到一次調(diào)頻負(fù)荷輸出要求。

（2）完善一次調(diào)頻針對(duì)性邏輯，增加一次調(diào)頻前15s的變參數(shù)調(diào)節(jié)，強(qiáng)化前15s調(diào)節(jié)幅度，弱化后45s DEH作用，強(qiáng)化后45sCCS機(jī)主控積分作用完成調(diào)節(jié)，提高響應(yīng)精度。

（3）整定CCS機(jī)主控PID參數(shù)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定情況下增強(qiáng)積分作用，消除靜態(tài)偏差。

3? 優(yōu)化效果

京科電廠一次調(diào)頻優(yōu)化后的邏輯負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)精度較高，滿足東北電網(wǎng)一次調(diào)頻考核各項(xiàng)指標(biāo)，一次調(diào)頻優(yōu)化取得了良好的效果。如表2所示，為優(yōu)化后指標(biāo)統(tǒng)計(jì)。

4? 結(jié)論及展望

機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于運(yùn)行工況、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制邏輯等原因，機(jī)組一次調(diào)頻功能往往受到較大影響。所以，需要各方面共同完善，相互協(xié)作，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，有效提升發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻性能。

參考文獻(xiàn)

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