雙細則考核下發(fā)電機組協(xié)調控制的優(yōu)化研究

鄧明

摘要：自動發(fā)電控制是我國電網功率調整與頻率調整的重要手段，它承擔著調節(jié)控制聯(lián)絡線交換功率、電網頻率等重要任務，伴隨電網負荷分配大多運用自動發(fā)電控制系統(tǒng)，發(fā)電機組必須在保證穩(wěn)定性基礎上，具有更靈活、更快的負荷響應。本文以某電廠由兩臺300MW發(fā)電機組成的機組為研究對象，重點分析發(fā)電控制系統(tǒng)的雙細則考核下發(fā)電機組的協(xié)調系統(tǒng)存有的適應負荷問題，例如：對負荷響應的速度較慢、適應負荷滯后現(xiàn)象等，再參照燃燒系統(tǒng)設計特征和發(fā)電機組的設備構成特點，論證解決發(fā)電機組控制系統(tǒng)在負荷適應方面問題的措施和方法。

關鍵詞：雙細則考核 ?發(fā)電機組 ?協(xié)調控制

1 概述

近年來，我國很多發(fā)電廠的發(fā)電機組控制都運用協(xié)調控制系統(tǒng)，AGC自動控制系統(tǒng)作為單元機組和電網的連接紐帶，它擔負著協(xié)調汽機控制系統(tǒng)和鍋爐控制系統(tǒng)及時響應各種指令的重任，自動發(fā)電控制系統(tǒng)的控制能力受協(xié)調控制系統(tǒng)特性的重要影響。發(fā)電廠為了提升其所生產的電能質量，必須有效協(xié)調控制系統(tǒng)的負荷適應問題，特別是要重點解決一些裝有制粉系統(tǒng)的煤粉爐機組的負荷適應方面問題，裝有制粉系統(tǒng)的煤粉爐機組穩(wěn)定周期非常長、響應滯后較大，要有效控制機組壓力必須采取完善的措施。

2 優(yōu)化發(fā)電機組協(xié)調控制系統(tǒng)的重要意義

電力工業(yè)是我國經濟發(fā)展的重要能源性產業(yè)，它對社會的進步與經濟的發(fā)展具有重要作用?，F(xiàn)階段，我國的發(fā)展還是以城市化和工業(yè)化為主，裝機容量和電網規(guī)模正在不斷增長。伴隨國家對火電機組減排、節(jié)能工作的推進，電力企業(yè)或發(fā)電工廠與道路燃料成本迅速增長、電價機制不科學等問題，以往并網電廠考核體制已經不能滿足電網安全運行和電力市場發(fā)展要求，電力行業(yè)必須要不斷規(guī)范化、市場化。自雙細則考核實施到現(xiàn)在，很多電廠都建立了規(guī)范的服務補償標準，充分調動了企業(yè)的主動性。促進電力市場建設方面，雙細則不僅是對技術實用性檢驗，而且是對電力工作人員適應環(huán)境的檢驗，促使電力企業(yè)根據有關機構要求促進市場建設。提升電網運行效率方面，企業(yè)積極引導調節(jié)性能良好的機組承擔輔助服務工作，努力提升自身機組效率，提升系統(tǒng)整體運行效率，利于節(jié)能減排。雙細則是從自動發(fā)電控制系統(tǒng)的調節(jié)精度、投入率、響應時間及調節(jié)速率等方面考核發(fā)電機組自動發(fā)電控制系統(tǒng)的調節(jié)性能。

3 發(fā)電機組的協(xié)調控制系統(tǒng)

該電廠的發(fā)電機組鍋爐運用的是燃煤汽包式鍋爐，其燃燒系統(tǒng)主要由12支油槍與5臺直吹式的磨煤機組成，汽機運用一次再熱、雙排汽、亞臨界、雙缸、凝汽式汽輪機;鍋爐風量由送風機進行控制，3臺電泵構成給水系統(tǒng)，熱控設備運用分散控制系統(tǒng)。發(fā)電機組的協(xié)調控制系統(tǒng)由壓力設定值的行程回路、單元機組的負荷指令運算回路、汽機控制器及鍋爐控制器組成。壓力設定值回路包含滑壓運行過程中的運算壓力定值回路、定壓運行過程中的運算壓力定值回路和滑壓定壓進行沒有干擾的切換回路。單元機組的負荷指令回路主要由最大限制回路、最小限制回路、負荷控制站及變化率的限制回路組成。負荷指令的運算回路是按照爐、機實際運行情況，選取機組能夠接受的各種指令，并將其看成是爐、機的功率設定值，將這些功率給定值送到汽機控制器和鍋爐控制器。汽機控制器主要提供汽輪機的電液調節(jié)系統(tǒng)和發(fā)電機組控制系統(tǒng)間的接口，并把機組的負荷指令傳至汽機的電液控制系統(tǒng)。鍋爐控制器可以理解為燃燒控制系統(tǒng)和單元機組的指令處理回路間的接口，鍋爐控制器負責把機組的負荷指令傳至燃燒控制系統(tǒng)及風量控制系統(tǒng)，進而協(xié)調鍋爐出力和負荷的關系，并確保鍋爐保持正常運行。

4 發(fā)電機組協(xié)調控制系統(tǒng)的主要問題

目前，我國多數(shù)煤粉汽包爐機組的協(xié)調控制系統(tǒng)都運用上面這種方案，盡管這種方案的協(xié)調控制系統(tǒng)在負荷適應上存有問題得到了解決，然而其在自動發(fā)電控制系統(tǒng)雙細則下很難滿足要求，具體可以分為幾個方面來講。第一方面，因為煤種發(fā)生改變，在燃料數(shù)量不發(fā)生改變時，會致使鍋爐發(fā)熱量有較大變化，給機組負荷和鍋爐壓力的穩(wěn)定性帶來嚴重影響。啟動磨煤機和停止磨煤機時，鍋爐負荷的自我平衡能力較差，會影響機組壓力、負荷等穩(wěn)定性。自動發(fā)電控制系統(tǒng)的指令不斷發(fā)生變化，會使負荷出現(xiàn)較大偏差，并且調節(jié)品質較差，穩(wěn)定時間較差，很難達到雙細則下的各項指標。

5 協(xié)調控制系統(tǒng)的適應性分析

5.1 煤、風間相互限制給自動控制系統(tǒng)的速率調節(jié)產生一定影響

很多送風控制與燃料控制里都有關于煤、風交叉限制問題，煤、風交叉限制具有邏輯性能夠促進負荷降低時先減少燃料再減少風量、負荷上升時先增加風量再增加燃料功能的實現(xiàn)。發(fā)電機組負荷變動過程中，這種功能常常會對機組負荷的響應速度產生制約。所以，要提升發(fā)電機組負荷響應速度，一定要先取消煤風間交叉限制。

5.2 燃煤煤種發(fā)生變化影響調解品質

當鍋爐燃料是鍋爐設計的煤種時，負荷指令發(fā)生變化會使燃煤數(shù)量發(fā)生一些變化，鍋爐的燃燒系統(tǒng)就可以滿足鍋爐的能力需求，然而當煤熱值出現(xiàn)變化時，燃料量就不能得到設計煤種發(fā)熱引起的鍋爐出力。所以，要把熱值校正因子及時傳至燃料的控制回路中，讓校正因子自動校正控制煤發(fā)熱量，以讓燃料量及時響應煤質變化。可以在目前已有邏輯中校正邏輯優(yōu)化熱值，進而適應煤種發(fā)生各種變化。

6 優(yōu)化協(xié)調控制系統(tǒng)適應性的方法

經過分析協(xié)調控制系統(tǒng)的負荷適應問題，并結合多次的試驗和機組特征，從試驗方面和方案設計上運用一些方法，對運行及操作提出一些意見。

6.1 修改溫度擋板雙向解耦、磨煤機風量及反饋負荷形式

對磨煤機進行修改以后，磨煤機負荷處于穩(wěn)定狀態(tài)時，熱風調節(jié)系統(tǒng)會隨著風量變化而自動控制擋板開度，與此同時，自動進行增加或減少的熱風擋板開度也會反饋到冷風擋板的調節(jié)系統(tǒng)，并使冷風調節(jié)系統(tǒng)根據對應方向調節(jié)冷風擋板開度。倘若磨出口風粉的混合溫度發(fā)生變化，冷風調節(jié)系統(tǒng)便會自動增加或減少冷風擋板開度，自動增加或減少的冷風擋板開度會反饋到熱風擋板的調節(jié)控制系統(tǒng)，熱風擋板控制系統(tǒng)會根據相反方向增加或減少熱風擋板開度。當因為一些特別理由要增加或減少磨煤機的負荷情況下，根據相同方向，會向給煤機傳送指令，并反饋到冷風擋板及熱風擋板調控系統(tǒng)，冷風擋板及熱風擋板調控系統(tǒng)會伴隨給煤機轉速的變化而增減冷風擋板和熱風擋板的開度，這種方法使燃燒系統(tǒng)反應速度有明顯提升。

6.2 增加磨煤機風量控制補償前饋

要提升發(fā)電機組鍋爐的負荷響應能力，必須充分運用制粉系統(tǒng)動態(tài)存儲容量，具體可以運用磨煤機一次風超調優(yōu)勢來改善鍋爐負荷響應特征。磨煤機一次風運行趨勢方面，表現(xiàn)在當磨煤機的負荷發(fā)生變化時，一次風風量的定制要隨給煤量進行響應比例的變化，還可以給風量定制增加動態(tài)微分的過調。當磨煤機負荷發(fā)生增加或減少時，動態(tài)微分過調伴隨磨煤機負荷的相同方向增加風量定值，直至磨煤機的負荷保持穩(wěn)定情況下，微分過調才自動消失，風量定值僅僅是伴隨給煤量根據比例變化的風量定值。

6.3 縮短機組負荷指令傳至汽機控制器的時間

一旦發(fā)電機組負荷指令發(fā)生變化，汽機的調汽門就會立即有相應的響應或者變化，這時機組負荷就會跟著變化，充分運用鍋爐儲熱能夠讓機組負荷得到迅速響應，進而克服負荷剛開始響應出現(xiàn)的滯后問題，然而要確保系統(tǒng)具有較強穩(wěn)定性，確保發(fā)電機組的各運行參數(shù)始終在安全值范圍內。

7 結束語

經過反復的研究和論證，上述優(yōu)化協(xié)調控制系統(tǒng)適應性的方法使很多電廠都獲得了良好效果，單元機組的自動發(fā)電控制系統(tǒng)靜態(tài)指標及響應速度都變得更完善，為實現(xiàn)電網調度的自動化打下了堅實基礎，給電能質量的提高做出了一定貢獻?；鹆Πl(fā)電單元機組協(xié)調控制系統(tǒng)是一個十分復雜的多變量控制系統(tǒng)，它具有大時變、強耦合、大時滯、非線性特征，所以，協(xié)調控制系統(tǒng)有著較高的研究價值。

參考文獻：

[1]方吉吉.先進預測控制在超超臨界機組機爐協(xié)調系統(tǒng)上的應用[J].熱能動力工程，2013（04）.

[2]高愛國，尚勇，康靜秋.提高自動發(fā)電控制性能指標的協(xié)調控制策略優(yōu)化與應用[J].熱力發(fā)電，2012（12）.

[3]賈峰生，張志春.雙細則考核下發(fā)電機組協(xié)調控制的優(yōu)化研究[J].山西電力，2012（04）.