CN106065791B - 一种火力发电机组一次调频的控制方法及系统 - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
本发明公开了一种火力发电机组一次调频的控制方法及系统，该方法包括：获取汽轮机调门的调频能力参数；根据汽轮机调门的调频能力参数，获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值；判断当前工况下电网频率是否超过调门调频阈值；若是，则通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频；若否，则控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。控制给水旁路开度和汽轮机调门开度一同运行，实现满足机组一次调频的要求的目的，根据实际情况选择调频模式，各模式均有汽轮机调门开度参与，可以满足一次调频的快速响应的要求，避免了凝结水节流调频过程中受到边界条件制约导致响应一次调频能力降低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电控制领域，特别是涉及一种火力发电机组一次调频的控制方法及系统。
背景技术
火力发电是我国主要的发电方式，其负荷的调度对于发电成本具有很大的影响。
目前，火电机组改变负荷的可用方式包括改变锅炉燃烧和改变汽轮机调门开度。其中，改变锅炉燃烧的方式为调整机组出力的根本方式，该方式具有一定的迟延，但是能够持续地改变机组负荷。而调整汽轮机调门可通过蓄热的调整快速改变负荷，但是不具备能量的持续性。一次调频功能是电网维持频率稳定的重要手段之一，一次调频要求发电机组的负荷在短时间内响应电网频率变化，因此，调整汽轮机调门是实现火电机组一次调频功能的基本手段和方式。
目前的大型火力发电机组一般多为超(超)临界直流机组。此类型的机组没有汽包，机组蓄热小，且为了提高经济性，机组汽轮机调门一般开度较大，蓄热利用能力有限。因此，仅通过调整汽轮机调门的方式难以同时满足大频差时电网对机组的一次调频能力的要求和电源侧机组经济运行的要求。而对于机组蓄热的利用除了调整汽轮机调门外，目前通常利用机组蓄热的手段包括以下手段：改变凝结水流量排挤低压加热器抽汽，实际上是利用了除氧器内高品位的工质置换井内低品位工质后能量差，使得该方式存在以下问题：调频动作受制于除氧器容积，调频过程中除氧器液位和热井液位均会波动较大，存在控制风险；凝结水流量改变通过改变凝泵转速实现时，功率响应的滞后较大，难以满足一次调频的快速响应要求；凝结水流量调整的空间随负荷降低而变小，低负荷阶段，凝泵还需要兼顾凝结水母管的用户的稳定，凝结水调频能力受限。
因而，如何既能满足一次调频的要求，又能解决改变凝结水流量排挤低压加热器抽汽所存在的各问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种火力发电机组一次调频的控制方法及系统，可以既能满足一次调频的要求，又能解决改变凝结水流量排挤低压加热器抽汽所存在的各问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种火力发电机组一次调频的控制方法，包括：
获取汽轮机调门的调频能力参数；
根据所述汽轮机调门的调频能力参数，获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值；
判断当前工况下电网频率是否超过所述调门调频阈值；
若是，则通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频；
若否，则控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。
优选地，所述获取汽轮机调门的调频能力参数包括：
实时获取发电机组负荷；
根据预设的调频能力试验函数，获取试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；
根据预设的调频能力修正算法，对所述试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行修正，获取当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数。
优选地，所述获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值包括：
根据不等率要求函数对所述当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行折算，得出发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值。
优选地，所述通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频包括：
发电机组根据频率信号目标的大小，控制汽轮机调门开度；
同时，根据调频目标的大小，利用发电机组的省煤器的热容，通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量。
优选地，所述通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量包括：
根据调频目标的大小，超驰关闭#0高压加热器的抽汽调门至预设位置。
优选地，还包括：
通过单相回路闭锁#0高压加热器中的虚假水位。
优选地，还包括：
判断所述省煤器进出口的温度是否低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值；
若是，则闭锁所述给水旁路开启的指令。
优选地，在所述通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频之后，还包括：
根据所述发电机组负荷、省煤器进出口温度和动作时间，对所述混合调频模式进行闭锁设置，恢复机组蓄能。
优选地，还包括：
判断机组蓄能是否完成，以及所述省煤器进出口温度是否达到对应的温度阈值；
若是，则发出允许所述混合调频模式投入使用的控制信号。
一种火力发电机组一次调频的控制系统，包括：
第一获取模块，用于获取汽轮机调门的调频能力参数；
第二获取模块，用于根据所述汽轮机调门的调频能力参数，获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值；
第一判断模块，用于判断当前工况下电网频率是否超过所述调门调频阈值；
第一执行模块，用于在所述第一判断模块判定当前工况下电网频率超过所述调门调频阈值时通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频，以及，在所述第一判断模块判定当前工况下电网频率未超过所述调门调频阈值时控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。
优选地，所述第一获取模块包括：
第一获取单元，用于实时获取发电机组负荷；
第二获取单元，用于根据预设的调频能力试验函数，获取试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；
第三获取单元，用于根据预设的调频能力修正算法，对所述试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行修正，获取当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数。
优选地，所述第二获取模块包括：
第四获取单元，用于获取所述第三获取单元所获取的当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；
计算单元，用于根据不等率要求函数对所述当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行折算，得出发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值。
优选地，所述第一执行模块包括：
发电机组第一控制单元，用于根据频率信号目标的大小，控制汽轮机调门开度；
发电机组第二控制单元，用于根据调频目标的大小，利用发电机组的省煤器的热容，通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量；
发电机组第三控制单元，用于控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。
优选地，所述发电机组第二控制单元包括：
抽汽调门控制器，用于根据调频目标的大小，超驰关闭#0高压加热器的抽汽调门至预设位置；
虚假水位控制器，用于通过单相回路闭锁#0高压加热器中的虚假水位。
优选地，所述发电机组第二控制单元还包括：
判断器，用于判断所述省煤器进出口的温度是否低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值；
执行部，用于在所述判断器判定所述省煤器进出口的温度低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值时，闭锁所述给水旁路开启的指令。
优选地，还包括：
机组蓄能恢复模块，用于在所述第一执行模块在通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频之后，根据所述发电机组负荷、省煤器进出口温度和发生一次调频的动作时间，对所述混合调频模式进行闭锁设置，恢复机组蓄能。
优选地，还包括：
第二判断模块，用于判断机组蓄能是否完成，以及所述省煤器进出口温度是否达到对应的温度阈值；
第二执行模块，用于在所述第二判断模块判定机组蓄能完成，以及所述省煤器进出口温度达到对应的温度阈值时，发出允许所述混合调频模式投入使用的控制信号。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明所提供的火力发电机组一次调频的控制方法，包括：获取汽轮机调门的调频能力参数；根据汽轮机调门的调频能力参数，获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值；判断当前工况下电网频率是否超过调门调频阈值；若是，则通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频；若否，则控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。首先获取汽轮机的调频能力，以得知单独调整汽轮机调门的方式所能满足的一次调频能力的需求，并据此设置调门调频阈值，当电网对机组的一次调频能力要求较小时，单独调整汽轮机调门开度即可实现一次调频；而在大频差时电网对机组的一次调频能力的要求较高时，即此时电网频率超过了调门调频阈值，则采用控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频，控制给水旁路开度即控制给水旁路流经高压加热器的给水流量来排挤高压加热器的抽汽量，从而改变机组负荷，和汽轮机调门开度一同运行，从而实现满足机组一次调频的要求的目的。调频动作不受制于除氧器，降低了控制风险，且根据实际情况选择调频模式，且各模式均有汽轮机调门开度参与，可以满足一次调频的快速响应的要求，避免了凝结水节流调频过程中受到边界条件制约导致响应一次调频能力降低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的火力发电机组一次调频的控制方法流程图；
图2为本发明一种实施方式所提供的1000MW机组高压加热回热系统结构示意图；
图3为本发明一种实施方式所提供的调频范围在线区分的控制逻辑示意图；
图4为本发明一种实施方式所提供的调频范围在线区分的动作逻辑示意图；
图5为本发明一种实施方式所提供的#0高压加热器抽汽动作配合方式逻辑示意图；
图6为本发明一种实施方式中给水温度保护设置逻辑示意图；
图7为本发明一种实施方式中省煤器蓄能间隔时间设置逻辑示意图；
图8为本发明一种实施方式所提供的TD-OFF功能逻辑示意图；
图9为本发明一种具体实施方式所提供的火力发电机组一次调频的控制系统结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种火力发电机组一次调频的控制方法及系统，既能满足一次调频的要求，又能解决改变凝结水流量排挤低压加热器抽汽所存在的各问题。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的火力发电机组一次调频的控制方法流程图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种火力发电机组一次调频的控制方法，包括：
S11：获取汽轮机调门的调频能力参数；
S12：根据汽轮机调门的调频能力参数，获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值；
S13：判断当前工况下电网频率是否超过调门调频阈值；
S14：若是，则通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频；
S15：若否，则控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。
首先获取汽轮机的调频能力，以得知单独调整汽轮机调门的方式所能满足的一次调频能力的需求，并据此设置调门调频阈值，当电网对机组的一次调频能力要求较小时，单独调整汽轮机调门开度即可实现一次调频；而在大频差时电网对机组的一次调频能力的要求较高时，即此时电网频率超过了调门调频阈值，则采用控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频，控制给水旁路开度即控制给水旁路流经高压加热器的给水流量来排挤高压加热器的抽汽量，从而改变机组负荷，和汽轮机调门开度一同运行，从而实现满足机组在±11r/min全范围内一次调频的要求的目的。当减少流经高压加热器给水流量时，使得高压加热器排挤汽轮机抽汽，达到机组负荷快速上升的目的。轮机调门一次调频能力余量不足时，该方法在保障汽轮机调门通流经济性的同时，可以利用改变流行高压加热器的给水流量来调整机组负荷。由于动作不受制于除氧器，降低了控制风险，且根据实际情况选择调频模式，且各模式均有汽轮机调门开度参与，可以满足一次调频的快速响应的要求，避免了凝结水节流调频过程中受到边界条件制约导致响应一次调频能力降低的问题。
需要说明的是，所谓的一次调频指的是通过各原动机、调速器来调节各发电机组转速，以使驱动转矩随系统频率而变动。所谓的高压加热器指的是利用汽轮机的部分抽气对给水进行加热的装置。汽轮机调阀指的是一种按照单元控制指令改变进入汽轮机的蒸汽流量，以使汽轮发电机组参数符合运行要求的阀门。
在本发明的一种实施方式中，以一1000MW火电的设计方案为例进行说明。如图2所示，图2为本发明一种实施方式所提供的1000MW机组高压加热回热系统结构示意图。该系统包括#0高压加热器～3#高压加热器四个高压加热器，且四个高压加热器依次串联，3#高压加热器背离2#高压加热器的一端连接除氧器，#0高压加热器背离1#高压加热器的一端连接省煤器，而给水旁路一端连接在2#高压加热器和3#高压加热器的公共端，给水旁路的输出端连接省煤器。
在本实施方式中，利用省煤器热容，通过改变进入#0、#1和#2高压加热器内的给水来排挤高压加热器的抽汽量，从而改变机组负荷，满足机组一次调频的要求。在调整过程中，给水温度将会发生变化，考虑到超临界机组汽轮机调门的一次调频余量有限，而给水旁路响应具有一定的延时，需要将两者结合起来使用。
请参考图3，图3为本发明一种实施方式所提供的调频范围在线区分的控制逻辑示意图。
在本发明的一种实施方式中，获取汽轮机调门的调频能力参数包括：
实时获取发电机组负荷；根据预设的调频能力试验函数，获取试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；根据预设的调频能力修正算法，对试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行修正，获取当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数。
其中，由于发电机组的调频能力主要由其汽轮机机前压力水平决定的，当确定了滑压曲线后即确定了发电机组在不同负荷段的调频能力，该调频能力可通过在不同负荷段的实际动作试验确定，根据在不同负荷段的实际动作试验所确定的函数即为上述的预设的调频能力试验函数。
发电机组并不总运行在设定的压力曲线值上，而是在设定的压力曲线值附近波动，在预设压力值基础上的压力偏差将导致调频能力的变化，因此可以通过实际动作试验来确定发电机组在运行时实际压力和设定的压力曲线的对应各压力值的偏差，并根据获得的压力偏差作为参数确定调频能力修正算法，通过该调频能力修正算法来根据各压力值的偏差来修正机组调频能力。
获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值包括：根据不等率要求函数对当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行折算，得出发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值，以把机组的±11r/min调频范围根据机组调门在线的调频能力区分为调门调频区间和混合调频区间。
在本实施方式中，调频范围在线区分的控制逻辑如图3所示，通过常规的一次调频试验，获取机组负荷和调门调频能力的函数1，该函数1经过主蒸汽压力、当前调门开度和机组负荷的调频能力修正算法的修正，即将函数1与该调频能力修正算法进行乘法计算，获得当前工况下调阀的最大调频能力函数2，按不等率要求折算出的频率区分点将函数2和调频目标(电网频率)，对调频模式进行区分，当比较结果超出区分点时，则为混合调频模式，否则为调门调频模式。
请参考图4，图4为本发明一种实施方式所提供的调频范围在线区分的动作逻辑示意图。
图3所示的逻辑示意图对调频范围进行了区分，而在本实施方式中，定义了在不同调频模式下，机组的动作逻辑。机组根据频率信号目标改变汽轮机调门的开度，用以响应和完成机组的一次调频动作。在混合调频模式下，机组根据频率信号目标改变汽轮机调门的开度，同时根据调频目标开启给水旁路，两者共同完成机组的一次调频动作。如图4所示，左半部分为常规的一次调频逻辑，根据电网频率和预设的函数对汽机主控、锅炉主控以及调门开度进行一次调频；右侧部分表示，如果处于混合调频模式时，则给水旁路将根据目标函数开启，否则开度指令为0。
通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频包括：发电机组根据频率信号目标的大小，控制汽轮机调门开度；同时，根据调频目标的大小，利用发电机组的省煤器的热容，通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量。
在本实施方式中，为了准确地获得调门调频阈值，首先要进行给水旁路调频能力的试验：
1.1给水旁路调频能力的试验
(1)给水旁路调频能力特性试验方法
机组AGC和协调模式撤出，一次调频撤出，使得锅炉和汽轮机均处于手动状态，机组负荷稳定运行在500MW，等待系统稳定后，将汽轮机实际转速强制至2989转，投并通过函数设定将给水旁路全开。观察并记录机组负荷变化的趋势和幅度，1min后将转速恢复为3000rpm，获得该负荷段下，给水旁路调频特性下，负荷响应幅度和速率。然后，在其他各负荷段下完成该试验，以在各负荷段下确定给水旁路边界条件。
(2)给水旁路调频方式节能效益试验
首先，开展机组各负荷段下最大调频能力试验，现场要求机组AGC撤出，协调模式投入，一次调频投入，系统稳定后，改变汽轮机转速至2989转，观察并记录一次调频响应能力。
其次，提升各负荷段压力设定值AMpa，重复该试验，获得压力提升后的机组一次调频能力提升幅度并且获得机组煤耗变化。
最后，依据该试验获得压力提升对机组一次调频的能力提升及煤耗变化的关系，为给水旁路调频方式的加入提供数据依据。
(3)#0高加抽汽调阀能力试验
试验状态如(1)中所示，待系统稳定后，直接关闭#0高压加热器抽汽调阀，观察并记录负荷响应幅度及速率。
1.2给水旁路调频的边界控制条件
1)省煤器进口给水温降或温降率超出锅炉设备允许范围。
2)负荷响应到位时闭锁或者关闭给水旁路调节阀门。
3)省煤器蓄热补充期间闭锁旁路阀控制功能。
上述给水旁路调频能力的试验的目的在于，是为了得到准确的给水旁路调节方式下的调频能力和边界约束条件，根据该能力来修正滑压曲线目标调整调门的能力阈值。
1.3给水旁路调频与常规调频模式的混合调频方法
1)在满足机组一次调频最大能力的基础上，根据1.1和1.2中的试验结论，即指的是不同负荷段的给水旁路阶跃全开动作试验，可以得出省煤器进出口温度的下降速率和幅度。并和预设到的允许范围进行比对，定量的优化机组滑压曲线，以确定给水旁路调频区间，为给水旁路设计边界运行条件。
2)混合调频模式试验方法
机组AGC撤出，处于协调控制模式，一次调频投入，等待机组状态稳定后，强制汽机转速2989转，机组一次调频响应动作，主汽调阀动作，给水旁路动作，1min恢复汽机转速至3000转，观察并记录该模式一次调频响应效果，并完成该模式下各负荷段一次调频试验。依据试验结果，对实际滑压曲线再次优化，进而得到机组经济运行和一次调频能力达标的合理状态。
请参考图5，图5为本发明一种实施方式所提供的#0高压加热器抽汽动作配合方式逻辑示意图。
在本发明的一种实施方式中，在上述1000MW机组高压加热回热系统的基础上，通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量包括：
根据调频目标的大小，超驰关闭#0高压加热器的抽汽调门至预设位置。
通过单相回路闭锁#0高压加热器中的虚假水位，这是因为压力快速下降时，高压水会闪蒸，会呈现水位快速上升的假象，当水位超过一定限制时，将解列整组高加。
#0高压加热器作为中低负荷段的给水加热器，其装备了可以快速调节的调门。当机组处于混合调频模式时，根据调频目标的大小，超驰关闭#0抽汽阀门到一定位置。需要在控制中注意的是，#0高压加热器中压力的快速下降，可能导致虚假水位的产生，因此需要对#0高压加热器水位的保护进行一定的处理，其保护处理的逻辑如图5所示，在混合调频模式下，#0高压加热器的抽汽调门将参与调频动作，否则不参与调频动作。在混合调频模式下，根据电网频率信号和对应的函数得到#0高压加热器抽汽调阀指令叠加量，即该叠加量根据电网频率函数给出，#0高压加热器水位三选值根据高加水位到保护定值的单向闭锁逻辑获得#0高压加热器水位至保护值。
请参考图6，图6为本发明一种实施方式中给水温度保护设置逻辑示意图。
在本发明的一种实施方式中，该方法还包括：
判断省煤器进出口的温度是否低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值。
若是，则闭锁给水旁路开启的指令。
这是由于当温降速率过快时会超出水冷壁材料的温变应力许用范围，造成材料疲劳；而温度过低则破坏了锅炉内燃水比的平衡，造成控制波动。
在本实施方式中，如图6所示，图6中的函数1指的是不同负荷下所允许的省煤器入口温度的下降幅度函数；函数2指的是不同负荷下所允许的省煤器出口温度的下降幅度函数。在本实施方式中，机组负荷通过函数1的计算并与省煤器入口温度进行比较，以判断省煤器入口温度是否超出其下降幅度阈值；机组负荷通过函数2的计算并与省煤器出口温度进行比较，以判断省煤器出口温度是否超出其下降幅度阈值；对省煤器入口温度以及省煤器出口温度分别进行超速率判断。并对上述四种判断的结果取或运算，即只要省煤器入口温度超过其下降幅度阈值、省煤器入口温度超过其下降幅度阈值、省煤器入口温度超过预设下降速率和省煤器出口温度超过预设下降速率中的任一种情况出现，则给水旁路指令闭锁。
请参考图7，图7为本发明一种实施方式中省煤器蓄能间隔时间设置逻辑示意图。
在本发明上述任一实施方式的基础上，本发明一种实施方式中，在通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频之后，还包括：
根据发电机组负荷、省煤器进出口温度和发生一次调频的动作时间，对混合调频模式进行闭锁设置，恢复机组蓄能。
进一步地，还包括：
判断机组蓄能是否完成，以及省煤器进出口温度是否达到对应的温度阈值；
若是，则发出允许混合调频模式投入使用的控制信号。
如图7所示，在图7中，函数1指的是不同负荷下，允许利用蓄热进行调频的省煤器入口温度极限值函数；函数2为不同负荷下允许利用蓄热进行调频的省煤器出口温度极限值函数。机组负荷经过函数1的计算得出此时允许利用蓄热进行调频的省煤器入口温度极限值，并与省煤器入口温度进行比较，得到第一比较结果；机组负荷经过函数2的计算得出此时允许利用蓄热进行调频的省煤器出口温度极限值，并与省煤器出口温度进行比较，得到第二比较结果；混合调频模式动作经过TD-OFF函数的计算，得出第三计算结果；将第一比较结果、第二比较结果和第三计算结果进行与计算，以判断混合调频模式是否获得投入允许。即当同时满足省煤器入口温度小于允许利用蓄热进行调频的省煤器入口温度极限值、省煤器出口温度小于允许利用蓄热进行调频的省煤器出口温度极限值和混合调频模式动作延时正常的情况下，才允许混合调频模式投入使用。
其中，TD-OFF的功能请参考图8，图8为本发明一种实施方式所提供的TD-OFF功能逻辑示意图。
本实施方式对省煤器蓄能的间隔进行了上述设置。这是由于在一次混合调频动作后，由于省煤器热容的释放，机组不具备连续的调频能力，因此，此时需要设置闭锁逻辑以尽快恢复机组蓄热和调频能力。为了防止在机组蓄热不足以致调频能力不足时误投入使用，因此，机组可以实时判断蓄能是否达到预设的要求。
请参考图9，图9为本发明一种具体实施方式所提供的火力发电机组一次调频的控制系统结构示意图。
相应地，本发明一种实施方式还提供了一种火力发电机组一次调频的控制系统，包括：第一获取模块1，用于获取汽轮机调门的调频能力参数；第二获取模块2，用于根据汽轮机调门的调频能力参数，获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值；第一判断模块3，用于判断当前工况下电网频率是否超过调门调频阈值；第一执行模块4，用于在第一判断模块判定当前工况下电网频率超过调门调频阈值时通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频，以及，在第一判断模块判定当前工况下电网频率未超过调门调频阈值时控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。
首先获取汽轮机的调频能力，以得知单独调整汽轮机调门的方式所能满足的一次调频能力的需求，并据此设置调门调频阈值，当电网对机组的一次调频能力要求较小时，单独调整汽轮机调门开度即可实现一次调频；而在大频差时电网对机组的一次调频能力的要求较高时，即此时电网频率超过了调门调频阈值，则采用控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频，控制给水旁路开度即控制给水旁路流经高压加热器的给水流量来排挤高压加热器的抽汽量，从而改变机组负荷，和汽轮机调门开度一同运行，从而实现满足机组在±11r/min全范围内一次调频的要求的目的。当减少流经高压加热器给水流量时，使得高压加热器排挤汽轮机抽汽，达到机组负荷快速上升的目的。轮机调门一次调频能力余量不足时，该方法在保障汽轮机调门通流经济性的同时，可以利用改变流行高压加热器的给水流量来调整机组负荷。由于动作不受制于除氧器，降低了控制风险，且根据实际情况选择调频模式，且各模式均有汽轮机调门开度参与，可以满足一次调频的快速响应的要求，避免了凝结水节流调频过程中受到边界条件制约导致响应一次调频能力降低的问题。
在本发明的一种实施方式中，第一获取模块包括：第一获取单元，用于实时获取发电机组负荷；第二获取单元，用于根据预设的调频能力试验函数，获取试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；第三获取单元，用于根据预设的调频能力修正算法，对试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行修正，获取当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数。
其中，第二获取模块包括：第四获取单元，用于获取第三获取单元所获取的当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；计算单元，用于根据不等率要求函数对当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行折算，得出发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值。
第一执行模块包括：发电机组第一控制单元，用于根据频率信号目标的大小，控制汽轮机调门开度；发电机组第二控制单元，用于根据调频目标的大小，利用发电机组的省煤器的热容，通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量；发电机组第三控制单元，用于控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。
发电机组第二控制单元包括：抽汽调门控制器，用于根据调频目标的大小，超驰关闭#0高压加热器的抽汽调门至预设位置；虚假水位控制器，用于通过单相回路闭锁#0高压加热器中的虚假水位。
发电机组第二控制单元还包括：判断器，用于判断省煤器进出口的温度是否低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值；执行部，用于在判断器判定省煤器进出口的温度低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值时，闭锁给水旁路开启的指令。
在上述任一系统实施方式的基础上，该系统还包括：机组蓄能恢复模块，用于在第一执行模块在通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频之后，根据发电机组负荷、省煤器进出口温度和发生一次调频的动作时间，对混合调频模式进行闭锁设置，恢复机组蓄能。
进一步，该系统还包括：第二判断模块，用于判断机组蓄能是否完成，以及省煤器进出口温度是否达到对应的温度阈值；第二执行模块，用于在第二判断模块判定机组蓄能完成，以及省煤器进出口温度达到对应的温度阈值时，发出允许混合调频模式投入使用的控制信号
由于本发明系统中的各实施方式和上述方法中的各实施方式是相对应的，因此本发明火力发电机组一次调频的控制系统的各实施方式中的技术方案所起到的作用与相应的方法实施方式中的技术方案所起的作用相同，在此便不再赘述。
综上所述，本发明所提供的火力发电机组一次调频的控制方法及系统。调频范围的区分，即在一次调频的全程调节范围内根据汽轮机调门的实时调频能力，将一次调频动作范围划分为调门调频区域和混合调频区域，从而分别采用单独控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频，或，同时控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频，充分利用省煤器的蓄热，结合主汽调阀和给水旁路的混合调频模式能够满足电网一次调频能力需求，减少了由于长期压力提升带来的对设备影响，降低了主汽调阀的压损和机组煤耗，机组运行的经济效益提升，同时减少了由于压力提升带来的负荷调节过程中机组超压运行的风险。
其次，#0高压加热器抽汽动作配合过程中加热器水位保护回路的优化，即在抽汽调门快速关闭的过程中，通过单向回路闭锁，此处的单向回路指的是#0高加水位至保护回路的值，在快关#0抽汽门的时间内，只许下降，不许上升，这是因为#0高加位于第一级，在快关#0抽汽门时，由于抽汽流量的减小，水位只可能下降，如果出现测量上的上升，则是由于虚假水位产生的，因此予以单向闭锁。
虚假水位防止由于水位高而撤出高压加热器。
省煤器蓄能的间隔设置，即当一次混合调频动作后，由于省煤器热容的释放，机组已不具备连续的调频能力，此时需要设置闭锁逻辑已尽快恢复机组蓄热和调频能力。
对于拥有补气阀的机组，降低甚至闭锁了补汽阀的开度，使机组避免了由于开启补汽阀引发的气流激振等振动问题。
低负荷段凝结水调频技术受到凝结水用户，除氧器、热井液位及凝结水流量降低的影响，造成其节流范围变小，使得其调频能力恶化。本发明给水旁路调频技术弥补了凝结水节流调频过程中，受到边界条件制约导致响应一次调频能力降低的问题。
以上对本发明所提供一种火力发电机组一次调频的控制方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (17)
1.一种火力发电机组一次调频的控制方法，其特征在于，包括：
获取汽轮机调门的调频能力参数；
根据所述汽轮机调门的调频能力参数，获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值；
判断当前工况下电网频率是否超过所述调门调频阈值；
若是，则通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频，其中，所述给水旁路和火力发电机组的高压加热器连接；
若否，则控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取汽轮机调门的调频能力参数包括：
实时获取发电机组负荷；
根据预设的调频能力试验函数，获取试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；
根据预设的调频能力修正算法，对所述试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行修正，获取当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值包括：
根据不等率要求函数对所述当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行折算，得出发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频包括：
发电机组根据频率信号目标的大小，控制汽轮机调门开度；
同时，根据调频目标的大小，利用发电机组的省煤器的热容，通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量包括：
根据调频目标的大小，超驰关闭#0高压加热器的抽汽调门至预设位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
通过单相回路闭锁#0高压加热器中的虚假水位。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述省煤器进出口的温度是否低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值；
若是，则闭锁所述给水旁路开启的指令。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，在所述通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频之后，还包括：
根据所述发电机组负荷、省煤器进出口温度和发生一次调频的动作时间，对所述混合调频模式进行闭锁设置，恢复机组蓄能。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
判断机组蓄能是否完成，以及所述省煤器进出口温度是否达到对应的温度阈值；
若是，则发出允许所述混合调频模式投入使用的控制信号。
10.一种火力发电机组一次调频的控制系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取汽轮机调门的调频能力参数；
第二获取模块，用于根据所述汽轮机调门的调频能力参数，获取发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值；
第一判断模块，用于判断当前工况下电网频率是否超过所述调门调频阈值；
第一执行模块，用于在所述第一判断模块判定当前工况下电网频率超过所述调门调频阈值时通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频，以及，在所述第一判断模块判定当前工况下电网频率未超过所述调门调频阈值时控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频，其中，所述给水旁路和火力发电机组的高压加热器连接。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一获取模块包括：
第一获取单元，用于实时获取发电机组负荷；
第二获取单元，用于根据预设的调频能力试验函数，获取试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；
第三获取单元，用于根据预设的调频能力修正算法，对所述试验工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行修正，获取当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第二获取模块包括：
第四获取单元，用于获取所述第三获取单元所获取的当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数；
计算单元，用于根据不等率要求函数对所述当前工况下汽轮机调门的最大调频能力参数进行折算，得出发电机组在±11r/min调频范围内的调门调频阈值。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一执行模块包括：
发电机组第一控制单元，用于根据频率信号目标的大小，控制汽轮机调门开度；
发电机组第二控制单元，用于根据调频目标的大小，利用发电机组的省煤器的热容，通过改变进入高压加热器内的给水量来排挤高压加热器的抽汽量；
发电机组第三控制单元，用于控制汽轮机调门开度的调门调频模式进行一次调频。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述发电机组第二控制单元包括：
抽汽调门控制器，用于根据调频目标的大小，超驰关闭#0高压加热器的抽汽调门至预设位置；
虚假水位控制器，用于通过单相回路闭锁#0高压加热器中的虚假水位。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述发电机组第二控制单元还包括：
判断器，用于判断所述省煤器进出口的温度是否低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值；
执行部，用于在所述判断器判定所述省煤器进出口的温度低于预设温度阈值，或，温降速率高于预设温降阈值时，闭锁所述给水旁路开启的指令。
16.根据权利要求10至15任一项所述的系统，其特征在于，还包括：
机组蓄能恢复模块，用于在所述第一执行模块在通过控制汽轮机调门开度和控制给水旁路开度的混合调频模式进行一次调频之后，根据所述发电机组负荷、省煤器进出口温度和发生一次调频的动作时间，对所述混合调频模式进行闭锁设置，恢复机组蓄能。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括：
第二判断模块，用于判断机组蓄能是否完成，以及所述省煤器进出口温度是否达到对应的温度阈值；
第二执行模块，用于在所述第二判断模块判定机组蓄能完成，以及所述省煤器进出口温度达到对应的温度阈值时，发出允许所述混合调频模式投入使用的控制信号。
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