CN113452092A - 一种提升火电机组agc综合调频性能指标的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，该方法通过判断机组能量状态和电网AGC响应需求，实施自适应地AGC调频负荷控制；当机组能量状态与AGC响应需求一致时，快速调节；当机组能量状态与AGC响应需求相反时，正常或减慢调节速度。与现有技术相比，本发明充分挖掘机组自身的负荷调节潜力，提升机组的综合调频性能指标，确保发电机组的AGC调频市场收益，同时也有利于提高机组参与电网AGC调频过程中的运行稳定性，实现网源双赢。

Description

一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法
技术领域
本发明涉及热工自动控制及保护领域，尤其是涉及一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法。
背景技术
随着当前能源结构变化和电力辅助服务(调频)市场的发展，提高我国现役发电机组调频性能，保证电网的安全经济运行，提高电网和并网电厂之间的网源协调能力成为当前电力行业面临的挑战之一。如今，大容量火电机组已成为区域电网的主力机组，但大容量机组锅炉相对蓄能较少，在电网快速大幅调频响应工况下和电力辅助服务市场化背景下，其实际变负荷调频响应性能较难满足厂网要求。
当前，多个区域电网均已开展电力辅助服务市场化运营。以江苏电网为例，2020年7月1日开始实施辅助服务(调频)市场交易，以综合调频性能指标衡量发电单元的调频能力和相应的补偿费用，其中单次AGC的调频性能指标计算公式如下：
Figure BDA0003204509800000011
其中Vi,j代表调频机组i第j次AGC调节速度，Ai,j代表相应的AGC调节精度。Ve和Ae为机组AGC的标准调节速度和精度，对于燃煤火电机组分别为1.5％额定容量/每分钟、0.5％额定容量。其他区域电网相关调频性能指标存在一定差异，但原理基本相同，都是针对机组AGC调节的速度、精度和响应时间上的考量，机组侧的对应控制策略基本一致。
当前传统的火电机组协调控制系统无法较好适应调频辅助服务市场化运营要求,无法实现机组调频性能和收益的最大化。部分机组采用配置外部电池储能的联合调频方式，调频性能较好，但存在储能成本较高和投资收益问题。为此，需要研究充分挖掘机组自身的负荷调节潜力，在不增加外部设备投资的前提下，提升机组的综合调频性能指标，提升火电机组辅助服务市场的竞争力和影响力，确保发电机组的辅助调频市场收益。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，该方法通过判断机组能量状态和电网AGC响应需求，实施自适应地AGC调频负荷控制；当机组能量状态与AGC响应需求一致时，快速调节；当机组能量状态与AGC响应需求相反时，正常或减慢调节速度。
作为优选的技术方案，该方法具体包括以下步骤：
步骤1)读取机组功率、AGC负荷指令、速率后的负荷指令、主蒸汽压力控制偏差、加减负荷状态；
步骤2)根据机组功率和速率后负荷指令大小关系，判断机组变负荷过程中能量状态，判断是否需要加快负荷指令变化速率，并闭锁汽机负荷控制反向调节，减少变负荷过程中的功率反向调节；
步骤3)如步骤2)中判断条件均不成立，则根据主蒸汽压力控制偏差设定AGC负荷指令变化速率；
步骤4)根据机组AGC投运状态和设定的负荷指令变化速率情况，确定机组负荷控制回路中实际负荷指令变化速率。
作为优选的技术方案，对于步骤2)中，在加负荷状态下，若机组功率大于速率后的负荷指令，则将变负荷速率设置为一个大的阈值；同时，若机组功率小于AGC负荷指令，则闭锁汽机调门关小动作。
作为优选的技术方案，对于步骤2)中，在减负荷状态下，若机组功率小于速率后的负荷指令，则将变负荷速率设置为一个大的阈值；同时，若机组功率大于AGC负荷指令，则闭锁汽机调门开大动作。
作为优选的技术方案，对于步骤3)中，在加负荷状态下，若机组主蒸汽压力大于设定值，则加快AGC负荷调节速率，且大的越多，负荷指令变化速率设置越快；若机组主蒸汽压力小于设定值，则减小AGC负荷调节速率，且小的越多，负荷指令变化速率设置越小。
作为优选的技术方案，对于步骤3)中，在减负荷状态下，若机组主蒸汽压力小于设定值，则加快AGC负荷调节速率，且小的越多，负荷指令变化速率设置越快；若机组主蒸汽压力大于设定值，则减小AGC负荷调节速率，且大的越多，负荷指令变化速率设置越小。
作为优选的技术方案，所述步骤4)中，若机组AGC处于投运状态，且运行人员设定的负荷指令变化速率不小于区域电网对网内燃煤火电机组AGC变负荷速率要求，则将步骤2)和步骤3)计算得到的负荷指令变化速率选择为机组负荷控制回路中实际负荷指令速率限制；反之，则选择运行人员设定的负荷指令变化速率为机组负荷控制回路中实际负荷指令速率限制。
作为优选的技术方案，该方法适应于不同运行和控制方式的火电机组；其中，对于汽轮机进汽主调门全开，利用低压回热系统蓄能参与变负荷调节的燃煤火电机组，将所述方法步骤中主蒸汽压力偏差替换为除氧器水位控制偏差或凝汽器水位控制偏差，将汽轮机进汽调阀替换为除氧器上水调阀，进行该方法应用。
与现有技术相比，本发明充分挖掘机组自身的负荷调节潜力，在不增加外部设备投资的前提下，提升机组的综合调频性能指标，提升火电机组辅助服务市场的竞争力和影响力，确保发电机组的辅助调频市场收益。
附图说明
图1为本发明控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，通过判断机组能量状态和电网AGC响应需求，实施自适应的AGC调频负荷控制。当机组能量状态与AGC响应需求一致时，快速调节；当机组能量状态与AGC响应需求相反时，正常或减慢调节速度。充分挖掘机组自身的负荷调节潜力，提升机组的综合调频性能指标，确保发电机组的AGC调频市场收益，同时也有利于提高机组参与电网AGC调频过程中的运行稳定性，实现网源双赢。具体技术方法如下：
1)读取机组功率、AGC负荷指令、速率后的负荷指令、主蒸汽压力控制偏差、加减负荷状态；
2)根据机组功率和速率后负荷指令大小关系，判断机组变负荷过程中能量状态，判断是否需要加快负荷指令变化速率，并闭锁汽机负荷控制反向调节，减少变负荷过程中的功率反向调节。
①加负荷状态下，如机组功率大于速率后的负荷指令，则将变负荷速率设置为一个较大值。同时，如机组功率小于AGC负荷指令，则闭锁汽机调门关小动作；
②减负荷状态下，如机组功率小于速率后的负荷指令，则将变负荷速率设置为一个较大值。同时，如机组功率大于AGC负荷指令，则闭锁汽机调门开大动作；
3)如步骤2)中判断条件均不成立，则根据主蒸汽压力控制偏差设定AGC负荷指令变化速率。
①加负荷状态下，如机组主蒸汽压力大于设定值，则加快AGC负荷调节速率，且大的越多，负荷指令变化速率设置越快；如机组主蒸汽压力小于设定值，则减小AGC负荷调节速率，且小的越多，负荷指令变化速率设置越小；
②减负荷状态下，如机组主蒸汽压力小于设定值，则加快AGC负荷调节速率，且小的越多，负荷指令变化速率设置越快；如机组主蒸汽压力大于设定值，则减小AGC负荷调节速率，且大的越多，负荷指令变化速率设置越小。
4)根据机组AGC投运状态和运行人员设定的负荷指令变化速率情况，确定机组负荷控制回路中实际负荷指令变化速率。如机组AGC处于投运状态，且运行人员设定的负荷指令变化速率不小于区域电网对网内燃煤火电机组AGC变负荷速率要求，则将步骤2)和步骤3)计算得到的负荷指令变化速率选择为机组负荷控制回路中实际负荷指令速率限制。反之，则选择运行人员设定的负荷指令变化速率为机组负荷控制回路中实际负荷指令速率限制。
5)对于汽轮机进汽主调门全开，利用低压回热系统蓄能参与变负荷调节的燃煤火电机组，将上述方法步骤中主蒸汽压力偏差替换为除氧器水位控制偏差或凝汽器水位控制偏差，将汽轮机进汽调阀替换为除氧器上水调阀，进行该方法应用。
具体实施例
某600MW超临界机组提升机组AGC综合调频性能指标的控制实施：
该机组采用汽轮机喷嘴配汽方式(利用汽轮机进汽调阀进行负荷控制)，区域电网对燃煤火电机组AGC负荷响应速率要求为1.5％额定负荷。
1)读取机组功率、AGC负荷指令、速率后的负荷指令、主蒸汽压力控制偏差、加减负荷状态；
2)根据机组功率和速率后负荷指令大小关系，判断机组变负荷过程中能量状态，判断是否需要加快负荷指令变化速率，并闭锁汽机负荷控制反向调节，减少变负荷过程中的功率反向调节。
①加负荷状态下，如机组功率大于速率后的负荷指令，则将变负荷速率设置为50MW/min。同时，如机组功率小于AGC负荷指令，则闭锁汽机调门关小动作；
②减负荷状态下，如机组功率小于速率后的负荷指令，则将变负荷速率设置为50MW/min。同时，如机组功率大于AGC负荷指令，则闭锁汽机调门开大动作；
3)如步骤2)中判断条件均不成立，则根据主蒸汽压力控制偏差设定AGC负荷指令变化速率。
①加负荷状态下，如机组主蒸汽压力大于设定值，则加快AGC负荷调节速率，且大的越多，负荷指令变化速率设置越快；如机组主蒸汽压力小于设定值，则减小AGC负荷调节速率，且小的越多，负荷指令变化速率设置越小；
加负荷状态下主蒸汽压力控制偏差(设定值减实际测量值)与变负荷速率对应关系如表1所示：
表1
Figure BDA0003204509800000051
②减负荷状态下，如机组主蒸汽压力小于设定值，则加快AGC负荷调节速率，且小的越多，负荷指令变化速率设置越快；如机组主蒸汽压力大于设定值，则减小AGC负荷调节速率，且大的越多，负荷指令变化速率设置越小。
减负荷状态下主蒸汽压力控制偏差(设定值减实际测量值)与变负荷速率对应关系如表2所示：
表2
Figure BDA0003204509800000052
4)根据机组AGC投运状态和运行人员设定的负荷指令变化速率情况，确定机组负荷控制回路中实际负荷指令变化速率。如机组AGC处于投运状态，且运行人员设定的负荷指令变化速率不小于9MW/min，则将步骤2)和步骤3)计算得到的负荷指令变化速率选择为机组负荷控制回路中实际负荷指令速率限制。反之，则选择运行人员设定的负荷指令变化速率为机组负荷控制回路中实际负荷指令速率限制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，其特征在于，该方法通过判断机组能量状态和电网AGC响应需求，实施自适应地AGC调频负荷控制；当机组能量状态与AGC响应需求一致时，快速调节；当机组能量状态与AGC响应需求相反时，正常或减慢调节速度。
2.根据权利要求1所述的一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1)读取机组功率、AGC负荷指令、速率后的负荷指令、主蒸汽压力控制偏差、加减负荷状态；
步骤2)根据机组功率和速率后负荷指令大小关系，判断机组变负荷过程中能量状态，判断是否需要加快负荷指令变化速率，并闭锁汽机负荷控制反向调节，减少变负荷过程中的功率反向调节；
步骤3)如步骤2)中判断条件均不成立，则根据主蒸汽压力控制偏差设定AGC负荷指令变化速率；
步骤4)根据机组AGC投运状态和设定的负荷指令变化速率情况，确定机组负荷控制回路中实际负荷指令变化速率。
3.根据权利要求2所述的一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，其特征在于，对于步骤2)中，在加负荷状态下，若机组功率大于速率后的负荷指令，则将变负荷速率设置为一个大的阈值；同时，若机组功率小于AGC负荷指令，则闭锁汽机调门关小动作。
4.根据权利要求2所述的一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，其特征在于，对于步骤2)中，在减负荷状态下，若机组功率小于速率后的负荷指令，则将变负荷速率设置为一个大的阈值；同时，若机组功率大于AGC负荷指令，则闭锁汽机调门开大动作。
5.根据权利要求2所述的一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，其特征在于，对于步骤3)中，在加负荷状态下，若机组主蒸汽压力大于设定值，则加快AGC负荷调节速率，且大的越多，负荷指令变化速率设置越快；若机组主蒸汽压力小于设定值，则减小AGC负荷调节速率，且小的越多，负荷指令变化速率设置越小。
6.根据权利要求2所述的一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，其特征在于，对于步骤3)中，在减负荷状态下，若机组主蒸汽压力小于设定值，则加快AGC负荷调节速率，且小的越多，负荷指令变化速率设置越快；若机组主蒸汽压力大于设定值，则减小AGC负荷调节速率，且大的越多，负荷指令变化速率设置越小。
7.根据权利要求2所述的一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，其特征在于，所述步骤4)中，若机组AGC处于投运状态，且运行人员设定的负荷指令变化速率不小于区域电网对网内燃煤火电机组AGC变负荷速率要求，则将步骤2)和步骤3)计算得到的负荷指令变化速率选择为机组负荷控制回路中实际负荷指令速率限制；反之，则选择运行人员设定的负荷指令变化速率为机组负荷控制回路中实际负荷指令速率限制。
8.根据权利要求2所述的一种提升火电机组AGC综合调频性能指标的控制方法，其特征在于，该方法适应于不同运行和控制方式的火电机组；其中，对于汽轮机进汽主调门全开，利用低压回热系统蓄能参与变负荷调节的燃煤火电机组，将所述方法步骤中主蒸汽压力偏差替换为除氧器水位控制偏差或凝汽器水位控制偏差，将汽轮机进汽调阀替换为除氧器上水调阀，进行该方法应用。
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