朱立軍

摘 要： 為了保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高電能質(zhì)量和電網(wǎng)頻率的控制水平，迅速消除由于電網(wǎng)負(fù)荷變化而引起的頻率波動(dòng)，電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的一次調(diào)頻要求越來越高。如果一次調(diào)頻參數(shù)設(shè)置不合理，會(huì)對(duì)機(jī)組的安全性與穩(wěn)定性帶來一定的影響。以下針對(duì)陡河

電廠一次調(diào)頻參數(shù)的設(shè)置及其對(duì)機(jī)組及電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析，并探討如何合理設(shè)置DEH和DCS一次調(diào)頻的參數(shù)，使其既能滿足電網(wǎng)頻率快速響應(yīng)的需求，又能滿足機(jī)組安全穩(wěn)定性的要求。

關(guān)鍵詞： 一次調(diào)頻；遲緩率

1前言

大唐長春熱電發(fā)展有限公司2號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界、單軸、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。DCS系統(tǒng)和DEH控制系統(tǒng)均采用上海新華控制工程有限公司的XDPS-400控制系統(tǒng)。

根據(jù)國網(wǎng)吉林電力調(diào)控中心“關(guān)于做好吉林省電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻性能核查工作的通知”的要求。2016年，國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力調(diào)度控制中心將組織對(duì)我省并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻性能核查工作。

2 一次調(diào)頻控制原理

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化情況利用鍋爐的蓄能，自動(dòng)改變調(diào)門的開度，即改變發(fā)電機(jī)的功率，使之適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的隨機(jī)變動(dòng)，來滿足電網(wǎng)負(fù)荷變化的過程這就是一次調(diào)頻。

DEH中一次調(diào)頻功能是將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的差值直接換算成有功功率指令，其控制結(jié)構(gòu)原理見圖1。

圖1 DEH一次調(diào)頻控制結(jié)構(gòu)原理圖

其中汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速（一般為3 000 r/min）與實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值經(jīng)函數(shù)f（x）轉(zhuǎn)換后生成一次調(diào)頻因子，直接疊加到DEH的有功功率給定值上，以控制汽輪機(jī)的調(diào)門開度。一次調(diào)頻因子的設(shè)置包括頻差死區(qū)和轉(zhuǎn)速不等率兩個(gè)因素。頻差死區(qū)的設(shè)置是為了防止在電網(wǎng)頻差小范圍變化時(shí)汽機(jī)調(diào)門不必要的動(dòng)作。

一次調(diào)頻不等率δ定義為：

δ=Δn/n0

式中Δn——機(jī)組空負(fù)荷時(shí)和滿負(fù)荷時(shí)的轉(zhuǎn)速差值，r/min；

n0——機(jī)組額定負(fù)荷值，MW。

δ的數(shù)值一般設(shè)置在3%～6%，δ值越小，在相同的頻差下汽機(jī)調(diào)門的變化幅值越大，反之則越小。

一次調(diào)頻因子的設(shè)置與機(jī)組的穩(wěn)定性密切相關(guān)，頻差死區(qū)越大，δ越大，機(jī)組越穩(wěn)定，但是對(duì)電網(wǎng)一次調(diào)頻的貢獻(xiàn)也越小。一次調(diào)頻因子的設(shè)置應(yīng)兼顧機(jī)組穩(wěn)定性和一次調(diào)頻快速響應(yīng)的指標(biāo)。

3、試驗(yàn)的條件

3.1 一次調(diào)頻設(shè)計(jì)滿足相關(guān)規(guī)定要求。

3.2 機(jī)組退出AGC控制方式。

3.3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)或DEH功率控制系統(tǒng)正常投入，機(jī)組控制穩(wěn)定。

3.4 主要控制系統(tǒng)正常投入。

3.5 DEH系統(tǒng)運(yùn)行正常。

3.6 機(jī)組運(yùn)行的主要參數(shù)，譬如主汽溫度、主汽壓力、汽包水位、爐膛負(fù)壓等運(yùn)行穩(wěn)定，無報(bào)警或異常。

3.7 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率信號(hào)校驗(yàn)合格，并有相關(guān)的校驗(yàn)證書。

4、試驗(yàn)的要求和方法

4.1 試驗(yàn)要求：機(jī)組大修或機(jī)組控制系統(tǒng)發(fā)生重大改變后，應(yīng)重新進(jìn)行一次調(diào)頻試驗(yàn)，以確保一次調(diào)頻性能和機(jī)組安全。

4.2 試驗(yàn)方法：通過模擬電網(wǎng)頻率擾動(dòng)，檢驗(yàn)機(jī)組一次調(diào)頻性能。

機(jī)組一次調(diào)頻參數(shù)設(shè)定如下：轉(zhuǎn)速不等率為5%；死區(qū)設(shè)為±2r/min（±0.033Hz）；一次調(diào)頻負(fù)荷變化幅度上限限幅為20MW（按額定負(fù)荷為200MW計(jì)算），機(jī)組設(shè)置一次調(diào)頻不允許設(shè)置下限。

機(jī)組運(yùn)行方式包括：閥位方式、功控方式、CCS方式三種，試驗(yàn)分三種負(fù)荷（120MW、150MW、180MW工況分別進(jìn)行。

4.3 主要技術(shù)指標(biāo)

4.3.1 轉(zhuǎn)速不等率：火電機(jī)組轉(zhuǎn)速不等率應(yīng)為4%～5%，該技術(shù)指標(biāo)不計(jì)算調(diào)頻死區(qū)影響部分。

4.3.2 調(diào)頻死區(qū)：機(jī)組參與一次調(diào)頻死區(qū)應(yīng)不大于±0.033Hz或±2r/min。

4.3.3 機(jī)組參與一次調(diào)頻的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于3s。

4.3.4 機(jī)組參與一次調(diào)頻的穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)小于60s。

4.3.5 機(jī)組達(dá)到75%目標(biāo)負(fù)荷的時(shí)間應(yīng)不大于15s，達(dá)到90%目標(biāo)負(fù)荷的時(shí)間應(yīng)不大于30s。

4.3.6 機(jī)組參與一次調(diào)頻的調(diào)頻負(fù)荷變化不應(yīng)設(shè)置下限。

4.3.7 機(jī)組參與一次調(diào)頻的調(diào)頻負(fù)荷變化上限可以加以限制，限制幅度應(yīng)不小于8%額定負(fù)荷。

4.3.8 額定負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組，應(yīng)參與一次調(diào)頻，增負(fù)荷方向最大調(diào)頻負(fù)荷增量幅度不小于5%額定負(fù)荷。

4.4 運(yùn)行工況選擇：一次調(diào)頻試驗(yàn)包括單閥方式下的一次調(diào)頻和順序閥方式下的一次調(diào)頻試驗(yàn)。

4.5 負(fù)荷工況選擇：一次調(diào)頻試驗(yàn)選擇的負(fù)荷工況點(diǎn)不應(yīng)少于3個(gè)，宜在60%P0、75%P0、90%P0工況附近選擇。

4.6 擾動(dòng)量選擇：每個(gè)試驗(yàn)負(fù)荷工況點(diǎn)，應(yīng)至少分別進(jìn)行±4r/min及±6r/min轉(zhuǎn)差階躍擾動(dòng)試驗(yàn)，應(yīng)至少選擇一個(gè)負(fù)荷工況點(diǎn)進(jìn)行機(jī)組調(diào)頻上限試驗(yàn)。

5、試驗(yàn)的內(nèi)容

5.1 通過模擬電網(wǎng)頻率擾動(dòng)，檢驗(yàn)機(jī)組一次調(diào)頻性能。

5.2 參數(shù)設(shè)定如下：轉(zhuǎn)速不等率為5%；死區(qū)設(shè)為±2r/min（±0.033Hz）；一次調(diào)頻負(fù)荷上限限幅為20MW，不設(shè)置一次調(diào)頻下限。

5.3 試驗(yàn)分三種負(fù)荷（120MW、150MW、180MW）工況分別進(jìn)行，具體負(fù)荷要求見表1。

表1 一次調(diào)頻試驗(yàn)負(fù)荷工況時(shí)間表

5.4 120MW工況下的一次調(diào)頻試驗(yàn)。

5.4.1 將DEH切換至閥控方式。

（1） 在DEH軟件中改變一次調(diào)頻的轉(zhuǎn)速信號(hào)，轉(zhuǎn)差為±4r/min，從而使一次調(diào)頻動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷階躍變化；負(fù)荷穩(wěn)定后，維持1分鐘，檢查系統(tǒng)無異常后，恢復(fù)轉(zhuǎn)差至零狀態(tài)，記錄試驗(yàn)曲線。

（2） 在DEH軟件中改變一次調(diào)頻的轉(zhuǎn)速信號(hào)，轉(zhuǎn)差為±6r/min，從而使一次調(diào)頻動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷階躍變化；負(fù)荷穩(wěn)定后，維持1分鐘，檢查系統(tǒng)無異常后，恢復(fù)轉(zhuǎn)差至零狀態(tài)，記錄試驗(yàn)曲線。

5.4.2 機(jī)組切換至功率控制方式。

（1） 在DEH軟件中改變一次調(diào)頻的轉(zhuǎn)速信號(hào)，轉(zhuǎn)差為±4r/min，從而使一次調(diào)頻動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷階躍變化；負(fù)荷穩(wěn)定后，維持1分鐘，檢查系統(tǒng)無異常后，恢復(fù)轉(zhuǎn)差至零狀態(tài)，記錄試驗(yàn)曲線。

（2） 在DEH軟件中改變一次調(diào)頻的轉(zhuǎn)速信號(hào)，轉(zhuǎn)差為±6r/min，從而使一次調(diào)頻動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷階躍變化；負(fù)荷穩(wěn)定后，維持1分鐘，檢查系統(tǒng)無異常后，恢復(fù)轉(zhuǎn)差至零狀態(tài)，記錄試驗(yàn)曲線。

5.4.3 機(jī)組切換至CCS控制方式。

（1） 在DEH軟件中改變一次調(diào)頻的轉(zhuǎn)速信號(hào)，轉(zhuǎn)差為±4r/min，從而使一次調(diào)頻動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷階躍變化；負(fù)荷穩(wěn)定后，維持1分鐘，檢查系統(tǒng)無異常后，恢復(fù)轉(zhuǎn)差至零狀態(tài)，記錄試驗(yàn)曲線。

（2） 在DEH軟件中改變一次調(diào)頻的轉(zhuǎn)速信號(hào)，轉(zhuǎn)差為±6r/min，從而使一次調(diào)頻動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷階躍變化；負(fù)荷穩(wěn)定后，維持1分鐘，檢查系統(tǒng)無異常后，恢復(fù)轉(zhuǎn)差至零狀態(tài)，記錄試驗(yàn)曲線。

5.5 150MW工況下的一次調(diào)頻試驗(yàn)

調(diào)整機(jī)組負(fù)荷至180MW穩(wěn)定運(yùn)行，重復(fù)5.4.1至5.4.3步驟。

5.6 180MW工況下的一次調(diào)頻試驗(yàn)

調(diào)整機(jī)組負(fù)荷至180MW穩(wěn)定運(yùn)行，重復(fù)5.4.1至5.4.3步驟。

6 結(jié)論

根據(jù)國網(wǎng)的要求對(duì)2號(hào)機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻測試試驗(yàn)，通過吉林省電力科學(xué)研究院有限公司出具的2號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)報(bào)告，長春二熱2號(hào)機(jī)組，在所選的三個(gè)負(fù)荷工況及相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)下，進(jìn)行±4r/min及±6r/min轉(zhuǎn)差擾動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)指標(biāo)（均值）均能滿足《火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)及性能驗(yàn)收導(dǎo)則》（GB/T 30370-2013）的要求，一次調(diào)頻性能合格，可正常投入。■

參考文獻(xiàn)

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