CN105896569A - 一种超临界机组ccs侧一次调频方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超临界机组CCS侧一次调频方法，包含以下步骤：步骤一、求取AGC功率指令与一次调频功率变化要求值之和；步骤二、将步骤一中获得的和值与功率下限值进行比较，取二者中较大的值；步骤三、将步骤二中获得的较大的值与功率上限值进行比较，取二者中较小的值作为功率指令输出。本发明不仅使机组的一次调频功能可以长期安全投入，而且使机组的一次调频性能优宜，对电网、电厂的安全性、可靠性都具有十分重要的意义，能够完全满足电网的调频需要，能够在此前提下顺利开展该类机组的调速系统建模工作。

Description

一种超临界机组CCS侧一次调频方法

技术领域

本发明涉及汽轮机调节系统领域，具体涉及一种超临界机组CCS侧一次调频方法。

背景技术

电网频率是发电功率与用电负荷平衡的依据，当发电功率与用电负荷大小相等时，电网频率稳定；发电功率大于用电负荷时，电网频率升高；发电功率小于用电负荷时，电网频率降低。

一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的一个自动控制过程。当电网频率升高时，一次调频功能要求机组利用其蓄热快速减负荷，反之，机组快速增负荷。

当电网频率变化时，在保证机组安全前提下，按电网频率控制的要求，快速变化机组的负荷，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定。一次调频要求发电机组对电网频率变化的响应要快，其响应特性可视作一个一阶惯性环节，时间常数一般在10秒左右。

但是进行一次调频时存在死区，称为一次调频死区，也称一次调频不灵敏区，是指一次调频功能不动作的转速(或频率)偏离额定值的范围。在发电机组调速系统中，存在两种死区：即固有的和可整定的。

固有的死区主要取决于转速测量精度，汽机调门、水机导叶、燃机燃料阀的定位精度和变化的灵敏性。汽机控制精度较高，机组一次调频固有的死区一般小于1r/min(0.017Hz)。

一次调频死区指可整定的死区，死区值越大机组一次调频性能越差，反之，机组一次调频性能越好，为避免调速系统不必要的频繁动作，减少调节设备的磨损，目前电网要求设置不大于2r/min(0.033Hz)的可整定死区。

为了保证机组的安全，主蒸汽压力变化幅度应限制在一定的范围内，这就要求汽机调门快速变化的幅度不能过大，由此引起的负荷变化幅度也是有限的。另外，许多超临界机组普遍采用滑压运行方式，汽机调门接近开足， 利用汽机调门快速加负荷的幅度较小。

由此可知，机组一次调频变负荷幅度也应限制在一定的范围内，其持续的时间也是有限的。尽管通过燃料变化负荷的过程较长，不能满足一次调频快速变负荷的要求，但机组承担一次调频变负荷时，同步变化燃料量是必要的，一方面是平衡机组的能量，另一方面可以满足一次调频持续变负荷的要求。

现有技术中，一次调频主要存在以下不足：

协调控制系统性能不佳，一次调频功能是协调控制系统上游的一个重要功能，性能优良的协调控制系统无疑是一次调频优化工作的基础，很多机组一次调频功能性能不佳，就是因为协调控制系统性能不佳；转速测量不正确，汽机转速理论上与电网频率一致，但有一定的延迟，汽机转速有晃动，造成汽机调门晃动，机组运行稳定性下降，一次调频性能差；频率信号应全网核对，频率信号，且有一定迟延和波动；直流炉蓄热小，一次调频不能持续，一次调频与AGC变化方向不一致时，性能变差，频率大幅度变化时，机组的功率会突变，机组负荷调节系统出现反向调节的现象；DEH调门指令与功率有偏差，一次调频动作正确性不够；目前有许多机组机组采用滑压运行，汽机调门保持在较大的开度，一次调频性能差，调门的线性不好，机组接近满负荷运行，调门几乎开足时，调频性能差，电网频率小幅度变化时，性能不佳；超临界机组没有汽包炉那样的蓄热，所以调门变化时机组功率变化很小，且汽压大幅度变化，不能满足电网初期的变负荷要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超临界机组CCS侧一次调频方法，不仅使机组的一次调频功能可以长期安全投入，而且使机组的一次调频性能优宜，对电网、电厂的安全性、可靠性都具有十分重要的意义，能够完全满足电网的调频需要，能够在此前提下顺利开展该类机组的调速系统建模工作。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种超临界机组CCS侧一次调频方法，其特点是，包含以下步骤：

步骤一、求取AGC功率指令与一次调频功率变化要求值之和；

步骤二、将步骤一中获得的和值与功率下限值进行比较，取二者中较大的值；

步骤三、将步骤二中获得的较大的值与功率上限值进行比较，取二者中较小的值作为功率指令输出。

所述的步骤一中一次调频功率变化要求值是由机组转速与额定转速取差值后由速度不等率函数进行计算获得的。

所述的超临界机组CCS侧一次调频方法还包含，在一次调频与AGC变化方向不一致时，一次调频的动作应优先。

所述的超临界机组CCS侧一次调频方法还包含当电网频率下降时，应闭锁减小功率的指令；当电网频率上升时，应闭锁增加功率的指令。

所述的闭锁减小功率的指令，是通过将功率减速率设置为零来实现。

所述的闭锁增加功率的指令，是通过将功率增速率设置为零来实现。

所述的超临界机组CCS侧一次调频方法还包含，引入给水变化协助一次调频，一次调频变负荷时加快给水超调前馈响应时间，同时减弱给水对分离器温度的修正。

本发明一种超临界机组CCS侧一次调频方法与现有技术相比具有以下优点：在一次调频变负荷时使给水量随调门同步变化，通过合理的给水变化，实现机组快速变负荷的目的；通过设计区分加减负荷的锅炉蓄热能力基准参数、频差--负荷增量系数、负荷—频差增量修正系数，构建一次调频工况下的优化压力控制函数，使不同负荷点，一次调频动作时对应于频差变负荷增量的调门开、关幅度比较准确，进而提高了一次调频动作初期的变负荷性能；具备优宜一次调频性能的机组能够在电网出现故障时迅速改变在网机组负荷，从而能在电网事故时使电网频率快速恢复，向外继续提供高品质的电量，能够大大减小由于供电品质问题造成的社会影响。

附图说明

图1为本发明一种超临界机组CCS侧一次调频方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种超临界机组CCS侧一次调频方法，包含以下步骤：

步骤一、求取AGC功率指令与一次调频功率变化要求值之和；

步骤二、将步骤一中获得的和值与功率下限值进行比较，取二者中较大 的值；

步骤三、将步骤二中获得的较大的值与功率上限值进行比较，取二者中较小的值作为功率指令输出。

所述的步骤一中一次调频功率变化要求值是由机组转速与额定转速取差值后由速度不等率函数进行计算获得的。

所述的超临界机组CCS侧一次调频方法还包含，在一次调频与AGC变化方向不一致时，一次调频的动作应优先。

所述的超临界机组CCS侧一次调频方法还包含，引入给水变化协助一次调频，一次调频变负荷时加快给水超调前馈响应时间，同时减弱给水对分离器温度的修正。

所述的超临界机组CCS侧一次调频方法还包含，当电网频率下降时，应闭锁减小功率的指令；当电网频率上升时，应闭锁增加功率的指令。

所述的闭锁减小功率的指令，是通过将功率减速率设置为零来实现。

所述的闭锁增加功率的指令，是通过将功率增速率设置为零来实现。

具体地：

1、设计一次调频动作时将机组自动切至CBF方式的控制逻辑。

一次调频动作时将机组切至以炉跟机为基础的协调控制方式的一次调频性能是最好的。

2、设计闭锁与调频反向负荷指令功能。

CCS侧增加一次调频的功率变化要求后，CCS的实际功率指令是AGC功率指令与一次调频功率变化要求值之和，一次调频的功率变化要求应设置在功率指令处理的“功率变化率”和“功率上下限”之间，这样即能实现一次调频快速变负荷，又能保证机组的发电功率控制在允许的范围内。在一次调频与AGC变化方向不一致时，一次调频的动作应优先，当电网频率下降时，应闭锁功率的指令减小，同样电网频率上升时应闭锁功率指令增加，通过把功率增或减速率设置为0的方法实现负荷指令的反向闭锁。

3、设计闭锁与调频反向CCS调门指令功能。

当电网频率出现偏差时，CCS侧最初的一次调频功能应协同DEH侧一次调频作用，闭锁与一次调频反向的调节作用。电网频率下降时应闭锁关汽机调门的调节作用，同样电网频率上升时应闭锁开汽机调门的调节作用。

4、对于超临界机组引入给水变化协助调频。

由于超临界机组蓄热小，一次调频不能持续，如果没有给水的变化，将不能完成较大幅度和持续的一次调频任务。

5、引入给水变化的主要设计要点如下：

变负荷时适量适时地加入给水超调。适量适时的含义是使过热蒸汽减温水量不出现反方向波动，使给水的超调能反映到蒸汽流量的变化上。对于600MW超临界机组一次调频给水超调量≈1800T/(600MW×频差对应的负荷增量MW)T。

一次调频变负荷时加快给水超调前馈响应时间。给水指令滞后煤量指令的本意是动态补偿煤、水对热负荷的响应迟延差异，从而保证煤/水比，但一次调频动作时需要快速变负荷并维持到频率恢复，为保证一次调频性能，给水的滞后时间必须合适。

一次调频变负荷时减弱给水对分离器温度的修正作用。通过各负荷段的试验发现，加负荷时尽管汽水分离器出口给水焓值降低，分离器温度调节器的入口控制偏差加大，分离器出口温度略低，但在一定偏差范围内不让修正回路动作而减水，煤/水比并未失调，稳态后分离器出口温度又恢复正常；减负荷的过程类似。具体的实施方法:区分稳态、加负荷、减负荷3种不同的过程，在保证安全的范围内，对给水分离器温度调节器的入口偏差进行智能处理，设置不同的调节死区，即加负荷过程中，减水方向的入口偏差的死区放大；减负荷过程中，加水方向的入口偏差的死区放大；稳态时设置正常的死区。

6、设计CCS锅炉侧一次调频控制功能。

汽机调门承担一次调频变负荷任务，是利用了燃煤机组的蓄热，是一种能量透支，引入给水超调也是一种能量透支，因此机组有一次调频变负荷要求时，除了锅炉指令应与汽机调门同步按比例变化，变化锅炉的煤量、风量，此外相应引入与一次调频给水超调相对应的煤量超调，这样一方面可以使机组功率变化达到一次调频的永态要求值，使机组能承担较长时间的一次调频变负荷任务，另一方面，平衡机组的能量变化，使蒸汽参数恢复到额定状态。

7、对于基于DEB协调控制方式的汽包炉CCS侧关键逻辑优化。

8、一次调频动作时适当放大压力拉回负荷的死区。

从DEB协调控制逻辑可知，一次调频动作时，会导致一级压力、主蒸汽压力波动，而这2个信号将作为热量指令的主要组成部分，这是导致一次调频动作时煤量晃动大的主要原因；此外滑压曲线是根据包含一次调频的负荷指令计算的，当一次调频动作时会导致压力设定值波动从而导致煤量主控波动。因此，采取一次调频动作时暂时屏蔽一级压力、主蒸汽压力对热量指令造成的波动，一次调频动作结束按照一定速率再恢复对热量指令的计算功能，而滑压设定值曲线改为根据不包含一次调频的负荷指令计算。从而可以解决一次调频动作时因煤量波动造成负荷过调的问题。

解决汽机调门指令过调的问题：通过分析DEH控制逻辑可知，这个问题原因在于DEH侧一次调频与CCS指令叠加逻辑的重复造成的，采用一次调频动作时暂时屏蔽CCS增减脉冲的做法可以解决这个问题。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种超临界机组CCS侧一次调频方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一、求取AGC功率指令与一次调频功率变化要求值之和；

步骤二、将步骤一中获得的和值与功率下限值进行比较，取二者中较大的值；

步骤三、将步骤二中获得的较大的值与功率上限值进行比较，取二者中较小的值作为功率指令输出。

2.如权利要求1所述的超临界机组CCS侧一次调频方法，其特征在于，所述的步骤一中一次调频功率变化要求值是由机组转速与额定转速取差值后由速度不等率函数进行计算获得的。

3.如权利要求1所述的超临界机组CCS侧一次调频方法，其特征在于，进一步包含，在一次调频与AGC变化方向不一致时，一次调频的动作应优先。

4.如权利要求1所述的超临界机组CCS侧一次调频方法，其特征在于，进一步包含当电网频率下降时，应减小闭锁功率的指令；当电网频率上升时，应增加闭锁功率的指令。

5.如权利要求4所述的超临界机组CCS侧一次调频方法，其特征在于，所述的减小闭锁功率的指令，是通过将功率增速率设置为零来实现。

6.如权利要求4所述的超临界机组CCS侧一次调频方法，其特征在于，所述的增加闭锁功率的指令，是通过将功率减速率设置为零来实现。

7.如权利要求1所述的超临界机组CCS侧一次调频方法，其特征在于，进一步包含，引入给水变化协助一次调频，一次调频变负荷时加快给水超调前馈响应时间，同时减弱给水对分离器温度的修正。