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案例頻道 （湛江電力有限公司，廣東 湛江 524099）陳世桐
（廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院，廣東 廣州 510600）黃衛(wèi)劍
陳世桐（1975-）男，廣東湛江人，熱工自動化工程師，熱工技術(shù)監(jiān)督專責，主要從事火電廠自動控制系統(tǒng)自動投運、調(diào)節(jié)品質(zhì)的提高系統(tǒng)安全性能的研究和技術(shù)監(jiān)督工作。
摘要：本文詳細介紹了某廠4臺300MW中儲式燃煤機組在“兩個實施細則”實施過程中影響一次調(diào)頻品質(zhì)的4個主要因素，提出了改善一次調(diào)頻品質(zhì)的9項措施。措施實施后，某廠一次調(diào)頻被考核的電量每月由原來最高的1200MWh降到現(xiàn)在的0MWh，為電廠爭取了最大的一次調(diào)頻利益，證明了本文提高一次調(diào)頻品質(zhì)措施的有效性和實用性，值得應(yīng)用推廣。
關(guān)鍵詞：兩個細則；中儲式制粉系統(tǒng)；機組； 一次調(diào)頻；控制策略
Abstract: This article introduced in detail in some factory 4×300MW units storage pulverizing system coal-burning unit influence primary frequency modulation quality 4 primary factors which in the implementation process exposes in “two regulations”, proposed improves primary frequency modulation quality 9 measures. After measure implementation, a some power plant primary frequency modulation the electric quantity which inspects from highest 1200 MWh is fallen originally every month to present's 0 MWh, has striven for a biggest primary frequency modulation benefit for the power plant,had proven this article enhances Primary frequency modulation quality measure the validity and the usability, is worth applying the promotion.
Key words: Two regulations; Storage pulverizing system; Unit; Primary frequency modulation; Control policy
1 前言
為了保證發(fā)電機組的供電質(zhì)量，南方電監(jiān)會發(fā)布了《南方區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則》和《南方區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細則》（南方電監(jiān)市場[2009]264號）兩個文件，簡稱“兩個細則”。其中對一次調(diào)頻的負荷調(diào)節(jié)合格率的考核標準進行了嚴格的規(guī)定。兩個實施細則公布后于2009年10月開始對并網(wǎng)發(fā)電機組開始正式考核。“兩個細則”的運行證明：湛江電廠機組原有的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)雖然很好，但與“兩個細則”中規(guī)定的一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)指標相比尚有較大的差距。為了提高一次調(diào)頻的合格率，減少調(diào)度部門因一次調(diào)頻質(zhì)量問題對該廠的考核，爭取最大的利益，根據(jù)已有的一次調(diào)頻整改經(jīng)驗[1，2] ，結(jié)該廠對一次調(diào)頻合格率偏低的原因進行了深入分析，進行了有效的整改。
2 設(shè)備概況
該廠安裝有4臺由東方電氣集團公司生產(chǎn)的300MW亞臨界機組。
鍋爐型號：DG1025/18.2-II（3）亞臨界壓力、中間再熱、自然循環(huán)單爐膛、全懸吊露天布置、平衡通風，中間儲倉式燃煤汽包爐。
汽輪機型號：N300-16.7/537/537-3（合缸）。采用噴嘴配汽，高壓部分有4個調(diào)節(jié)閥，順閥順序為1—2—3—4。中壓部分有2個調(diào)節(jié)閥。
DCS系統(tǒng)為北京貝利SYSMPHONY控制系統(tǒng)，CCS設(shè)用CCBF、CCTF方式。
3 影響一次調(diào)頻品質(zhì)的主要因素
3.1 測量變送環(huán)節(jié)精度低
網(wǎng)頻信號測量變送器精度低（0.5級）、靈敏度不高，不能快速準確地反映電網(wǎng)頻率的實時微小。送至調(diào)度系統(tǒng)的功率信號精度低（0.5級）、量程過大（0～520MW）、經(jīng)過DCS運算后存在例外報告死區(qū)，機組負荷變化量返回調(diào)度考核系統(tǒng)不及時。
3.2 汽機閥門流量特性線性度差
汽機閥門流量特性曲線線性度差，DEH調(diào)門總指令在某段區(qū)間大幅度增減時機組負荷都沒有變化，而在某段區(qū)間只要DEH調(diào)門總指令有微小變化，機組負荷就大幅變化。造成一次調(diào)頻動作時，在某段區(qū)間內(nèi)機組負荷沒動作，而某段區(qū)間內(nèi)機組負荷大幅波動。
3.3 給粉機經(jīng)常下粉不暢
鍋爐主控采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器，采用給粉機轉(zhuǎn)速代表鍋爐總?cè)剂狭俊Ｔ诮o粉機下粉不暢或煤質(zhì)變化時，鍋爐燃燒工況極不穩(wěn)定，主汽壓力、主汽溫、再熱汽溫等參數(shù)波動大，在一次調(diào)頻動作時機組負荷調(diào)整量不能滿足要求甚至出現(xiàn)反調(diào)，有時甚至不得不退出CCS。
3.4 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中偏差保護定值整定過小
快速滿足電網(wǎng)負荷要求與保持機組主汽壓力、主汽溫等參數(shù)穩(wěn)定是兩個矛盾對立面。為保持機組主汽壓力、主汽溫等參數(shù)穩(wěn)定運行而采取犧牲快速響應(yīng)負荷的策略，在運行方式中優(yōu)先采用滑壓運行方式、CCTF運行方式。在CCS邏輯中設(shè)計了被調(diào)量偏差大一定值時的負荷閉鎖邏輯、退出機組CCS邏輯、壓力拉回回路邏輯、DEH/CCS側(cè)一次調(diào)頻只能一側(cè)投入的互為閉鎖邏輯等控制策略。
4 提高一次調(diào)頻品質(zhì)的措施
4.1 提高測量變送環(huán)節(jié)精度
由于DEH系統(tǒng)轉(zhuǎn)速信號精度及靈敏度高。因此采用DEH系統(tǒng)轉(zhuǎn)速信號除以60作為電網(wǎng)網(wǎng)頻信號，如圖1所示。返回至調(diào)度系統(tǒng)的功率信號采用量程為0～350MW，精度等級為0.1級的變送器，且返回至調(diào)度系統(tǒng)的信號不能經(jīng)過任何DCS運算回路及例外報告，如圖2所示。
4.2 測試并重新整定DEH閥門流量特性關(guān)系
汽機調(diào)門是一次調(diào)頻動作的最終執(zhí)行環(huán)節(jié)，良好的閥門控制指令與負荷線性對應(yīng)關(guān)系是一次調(diào)頻高質(zhì)量動作的基礎(chǔ)[2]。因此，需要對汽機閥門流量特性參數(shù)進行實際測試及重新整定，使其DEH負荷指令與實際流量有良好的線性關(guān)系。圖3為某機組原閥門流量特性與調(diào)整前后的負荷指令——閥門流量特性曲線對比圖，其中，黃線為理想特性，藍線為原特性，紫線為調(diào)整后的閥門流量特性。從圖中看出，原來的DEH閥門流量特性存在2個明顯的拐點，DEH調(diào)門在這些區(qū)域時，負荷經(jīng)常有突變的現(xiàn)象；調(diào)整后的閥門流量特性曲線基本與理想流量特性重合，在各個負荷段，負荷變化具有良好的線性度。
圖3 某機組DEH閥門流量特性調(diào)整前后的對比圖
4.3 控制策略環(huán)節(jié)改進
利用DEB控制策略，取消鍋爐主控主汽壓力PID調(diào)節(jié)器以及給粉機轉(zhuǎn)速作為總?cè)剂狭康倪壿嫞行Ы鉀Q給粉機下粉不暢、煤質(zhì)變化等引起鍋爐燃燒不穩(wěn)定的問題。
根據(jù)DEB原理：
其中： Ps —主汽壓力設(shè)定值；
pT—主蒸汽壓力；
P1 —汽機調(diào)節(jié)級壓力；
dp —汽包壓力。
采用
代表鍋爐指令，如圖4所示。采用
代表鍋爐總?cè)剂狭浚鐖D5所示，燃料量反饋信號與給粉機轉(zhuǎn)速無關(guān)，有效地克服了給粉機下粉不均和煤種變化的一次調(diào)頻的影響。
圖4 DEB指令邏輯框圖
圖5 鍋爐總?cè)剂狭窟壿媹D
4.4 完善壓力拉回回路
適當將壓力拉回的定值放寬，允許機組主汽壓力在合理的范圍內(nèi)波動，以弱化壓力拉回的作用，提高機組對一次調(diào)頻中負荷要求的響應(yīng)速度。壓力拉回的定值放寬前后的函數(shù)如圖6、圖7所示。
圖6 壓力拉回的定值放寬前函數(shù)
圖7 壓力拉回的定值放寬后函數(shù)
4.5 完善CCS閉鎖回路
為防止被調(diào)量在機組負荷變化時波動大，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計有負荷閉鎖增減功能。在被調(diào)量與設(shè)定值偏差大或者調(diào)節(jié)器的輸出能力達到設(shè)定的上下限值時，就閉鎖負荷指令的增減。為了加快對一次調(diào)頻指令的響應(yīng)速度與精度，應(yīng)對負荷閉鎖邏輯進行精簡，只保留主汽壓力、給水回路的觸發(fā)條件，并把觸發(fā)定值適當放寬，如給水偏差定值由±50mm放寬為±70mm，主汽壓力偏差定值由±0.45MPa放寬為±0.6MPa。
4.6 適當提高小頻差范圍內(nèi)一次調(diào)頻負荷動作量
在一般情況下，電網(wǎng)網(wǎng)頻都不會超出±4r/min。為克服負荷控制系統(tǒng)在這個小頻差范圍內(nèi)慣性、死區(qū)等，適當提高一次調(diào)頻起調(diào)時的初負荷及小頻差時負荷調(diào)整量，如圖8所示。
圖8 提高一次調(diào)頻起調(diào)時的初負荷及小頻差時負荷調(diào)整量
4.7 增加一次調(diào)頻對機組負荷的閉鎖
在一次調(diào)頻動作時閉鎖AGC指令增減，防止機組負荷反調(diào)，如圖9所示。
圖9 一次調(diào)頻動作時閉鎖AGC指令原理圖
4.8 采用DEH/CCS聯(lián)合一次調(diào)頻
取消DEH投入一次調(diào)頻后自動退出CCS的邏輯，保證DEH/CCS側(cè)的一次調(diào)頻回路能夠同時投入。
4.9 增加主汽壓力對一次調(diào)頻量的修正
增加主汽壓力校正回路，克服機組偏離額定壓力運行時對負荷調(diào)整量影響[3] ，如圖10。
圖10 主汽壓力校正回路原理圖
4.10 采用CCBF協(xié)調(diào)方式
盡量采用CCBF方式運行[4]，投入一次調(diào)頻時，閉鎖投入機跟隨的協(xié)調(diào)控制方式（CCTF）。
5 結(jié)束語
（1） 湛江電廠四臺機組一次調(diào)頻功能在落實以上措施后，一次調(diào)頻動作方向、一次調(diào)頻積分電量已全部滿足了南方電監(jiān)局“兩個細則”的要求，目前已取得了全廠一次調(diào)頻0考核的成績，為該廠爭取了最大的利益。這些實踐經(jīng)驗為同類型機組及控制系統(tǒng)一次調(diào)頻系統(tǒng)改進提供了非常有價值的借鑒。
（2） 建議各發(fā)電機組在考慮“兩個細則”的一次調(diào)頻獎懲條件時要根據(jù)機組自身的現(xiàn)狀，制定一個兼顧機組的安全性和經(jīng)濟性的綜合改進方案。
參考文獻：
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[4] 尹峰. CCS參與的火電機組一次調(diào)頻能力試驗研究[J]. 中國電力, 2005.38(3): 74-77.
摘自《自動化博覽》2010年第十一期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號