CN114263505A - 一种改善再热机组一次调频性能的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开属于火电机组控制技术领域，提供了一种改善再热机组一次调频性能的系统及方法，包括设置在再热系统冷段管道和再热系统热段管道之间的再热蒸汽旁路管道和设置在所述再热蒸汽旁路管道上的调节阀；获取机组汽轮机的实际转速和额定转速，得到转速差；根据转速差确定调节阀的开度，调节机组负荷。本公开通过设置无惯性的再热蒸汽旁路系统，使一次调频的蒸汽变化量避开再热系统惯性的延滞，尽快影响中、低压缸的出力，以获得与非再热机组类似的响应性能。

Description

一种改善再热机组一次调频性能的系统及方法

技术领域

本公开属于火电机组控制技术领域，具体涉及一种改善再热机组一次调频性能的系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

火电机组为了获得高效率、低能耗，都向着大容量、高参数和二次再热机组的方向发展。但是大容量、高参数和二次再热同时带来了机组再热系统惯性的增加，使得机组一次调频性能下降，无法很好地满足电网调度“两个细则”的要求。在构建以新能源为主体的电力系统中，火电机组的调频功能将更加重要，其性能的优劣直接关系到电网的安全和电厂的盈亏。

现有技术中，再热机组现行的一次调频方法是：电网实时频率低于额定频率0.033Hz(对应汽轮机转速2r/min)以下时，汽轮机开大主蒸汽调门增加进汽量，以增大负荷；电网实时频率高于额定频率0.033Hz(对应汽轮机转速2r/min)以上时，汽轮机关小主蒸汽调门减少进汽量，以减小负荷。主蒸汽调门的指令来自于转速差经转速不等率设计函数产生的DEH阀位指令和CCS功率指令叠加。

机组一次调频动作后产生的蒸汽变化量，对高压缸出力的影响是瞬时的，但对中、低压缸出力的影响，要受到再热系统容积惯性的延滞。这就造成非再热机组的一次调频性能好于再热机组，一次再热机组的一次调频性能好于二次再热机组。因此，再热系统的惯性是影响再热机组一次调频性能的主要因素，亟需采取措施改善再热机组的一次调频性能。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种改善再热机组一次调频性能的系统及方法，通过设置无惯性的再热蒸汽旁路系统，使一次调频的蒸汽变化量避开再热系统惯性的延滞，尽快影响中、低压缸的出力，以获得与非再热机组类似的响应性能。

根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种改善再热机组一次调频性能的系统，采用如下技术方案：

一种改善再热机组一次调频性能的系统采用再热蒸汽旁路系统，所述再热蒸汽旁路系统包括设置在再热系统冷段管道和再热系统热段管道之间的再热蒸汽旁路管道和设置在所述再热蒸汽旁路管道上的调节阀。

作为进一步的技术限定，所述再热系统冷段管道用于连接高压缸和再热器，所述再热系统热段管道用于连接再热器和中压缸。

进一步的，所述高压缸的一侧通过机组主蒸汽母管与过热器相连接。

进一步的，远离所述高压缸的中压缸的一侧通过连通管与低压缸相连接。

进一步的，所述高压缸和所述中压缸之间，以及所述中压缸和所述低压缸之间还通过转子轴直接连接。

作为进一步的技术限定，所述调节阀采用流量调节阀。

根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种改善再热机组一次调频性能的方法，采用了第一方案所提供的一种改善再热机组一次调频性能的系统。

一种改善再热机组一次调频性能的方法，包括以下步骤：

获取机组汽轮机的实际转速和额定转速，得到转速差；

根据转速差确定调节阀的开度，调节机组负荷。

作为进一步的技术限定，所述转速差是实际转速与额定转速的差值。

作为进一步的技术限定，所述根据转速差确定调节阀的开度的过程为：

当转速差为±2r/min之间时，调节阀的开度为50％；

当转速差为-2r/min到-11r/min之间时，调节阀的开度为50％-100％；

当转速差小于-11r/min时，调节阀全开；

当转速差为2r/min到11r/min之间时，调节阀的开度为50％-0％；

当转速差大于11r/min时，调节阀全关。

进一步的，当电网频率正常，即汽轮机转速差在±2r/min之间时，无需机组一次调频时，调节阀保持50％的开度，再热蒸汽旁路系统处于一次调频备用状态；

当电网频率低于额定频率0.033Hz，即对应汽轮机转速2r/min以下时，机组一次调频功能触发，汽轮机主蒸汽调门按照机组一次调频指令开大，增加进汽量；同时，调节阀按照其控制逻辑开大，使汽轮机增加的进汽量，通过再热蒸汽旁路系统快速输送到中压缸，增大机组负荷；

当电网频率高于额定频率0.033Hz，即对应汽轮机转速2r/min以上时，机组一次调频功能触发，汽轮机主蒸汽调门按照机组一次调频指令关小，减少进汽量；同时，调节阀按照其控制逻辑关小，中压缸进汽量快速减少，减少机组负荷。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

1.本公开无需改动机组原一次调频逻辑，只需增加再热蒸汽旁路流量调节阀V的控制逻辑。

2.本公开增设的再热蒸汽旁路系统路径短，成本低。

3.本公开使再热机组一次调频的蒸汽变化量避开再热系统惯性的延滞，尽快影响中、低压缸的出力，可获得与非再热机组类似的响应性能。

4.基于本公开中的技术方案，针对二次再热机组，分别增设一次再热蒸汽旁路系统和二次再热蒸汽旁路系统，也可改善其一次调频性能，获得与非再热机组类似的响应。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例一中的一种改善再热机组一次调频性能的系统的结构示意图；

图2是本公开实施例二中的一种改善再热机组一次调频性能的方法的流程图；

图3是本公开实施例二中的再热蒸汽旁路流量调节阀V的开度与汽轮机转速差的函数关系示意图；

其中，1、过热器，2、高压缸，3、再热器，4、中压缸，5、低压缸，6、再热系统冷段蒸汽母管，7、再热蒸汽旁路管道，8、调节阀，9、再热系统热段蒸汽母管，10、连通管，11、机组主蒸汽母管。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本公开实施例一介绍了一种改善再热机组一次调频性能的系统。

如图1所示的一种改善再热机组一次调频性能的系统，包括过热器1、高压缸2、再热器3、中压缸4、低压缸5、再热系统冷段蒸汽母管6、再热蒸汽旁路管道7、调节阀8、再热系统热段蒸汽母管9、连通管10和机组主蒸汽母管11。

作为一种或多种实施方式，再热系统冷段管道6用于连接高压缸2和再热器3，再热系统热段管道9用于连接再热器3和中压缸4。

作为一种或多种实施方式，高压缸2的一侧通过机组主蒸汽母管11与过热器1相连接。

作为一种或多种实施方式，远离高压缸2的中压缸4的一侧通过连通管10与低压缸5相连接。

作为一种或多种实施方式，高压缸2和中压缸4之间，以及中压缸4和低压缸5之间还通过转子轴(图中未标注)直接连接。

作为一种或多种实施方式，调节阀8采用流量调节阀。

实施例二

本公开实施例二介绍了一种改善再热机组一次调频性能的方法。

如图2所示的一种改善再热机组一次调频性能的方法，包括以下步骤：

获取机组汽轮机的实际转速和额定转速，得到转速差；

根据转速差确定调节阀的开度，调节机组负荷

作为一种或多种实施方式，根据一次调频最大负荷变化量为6％额定功率，再热蒸汽旁路系统的容量可按照12％再热蒸汽额定流量设计。

在DCS中增加再热蒸汽旁路流量调节阀V的控制逻辑，V的开度为汽轮机转速差(实际转速-额定转速)的函数关系示意图(如图3)：当转速差为±2r/min之间时，调节阀的开度为50％；

当转速差为-2r/min到-11r/min之间时，调节阀的开度为50％-100％；

当转速差小于-11r/min时，调节阀全开；

当转速差为2r/min到11r/min之间时，调节阀的开度为50％-0％；

当转速差大于11r/min时，调节阀全关。

当电网频率正常(即汽轮机转速差在±2r/min之间)时，无需机组一次调频时，V保持50％开度，再热蒸汽旁路系统工作在一次调频备用状态。

当电网频率低于额定频率0.033Hz(对应汽轮机转速2r/min)以下时，机组一次调频功能触发，汽轮机主蒸汽调门按照机组一次调频指令开大，增加进汽量；同时，V按照其控制逻辑开大，使汽轮机增加的进汽量，通过再热蒸汽旁路系统快速输送到中压缸，以尽快增大机组负荷。

当电网频率高于额定频率0.033Hz(对应汽轮机转速2r/min)以上时，机组一次调频功能触发，汽轮机主蒸汽调门按照机组一次调频指令关小，减少进汽量；同时，V按照其控制逻辑关小，使中压缸进汽量快速减少，以尽快减少机组负荷。

本实施例无需改动机组原一次调频逻辑，只需增加再热蒸汽旁路流量调节阀V的控制逻辑；增设的再热蒸汽旁路系统路径短，成本低；使再热机组一次调频的蒸汽变化量避开再热系统惯性的延滞，尽快影响中、低压缸的出力，可获得与非再热机组类似的响应性能；针对二次再热机组，分别增设一次再热蒸汽旁路系统和二次再热蒸汽旁路系统，也可改善其一次调频性能，获得与非再热机组类似的响应。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种改善再热机组一次调频性能的系统，其特征在于，采用再热蒸汽旁路系统，所述再热蒸汽旁路系统包括设置在再热系统冷段管道和再热系统热段管道之间的再热蒸汽旁路管道和设置在所述再热蒸汽旁路管道上的调节阀。

2.如权利要求1中所述的一种改善再热机组一次调频性能的系统，其特征在于，所述再热系统冷段管道用于连接高压缸和再热器，所述再热系统热段管道用于连接再热器和中压缸。

3.如权利要求2中所述的一种改善再热机组一次调频性能的系统，其特征在于，所述高压缸的一侧通过机组主蒸汽母管与过热器相连接。

4.如权利要求2中所述的一种改善再热机组一次调频性能的系统，其特征在于，远离所述高压缸的中压缸的一侧通过连通管与低压缸相连接。

5.如权利要求4中所述的一种改善再热机组一次调频性能的系统，其特征在于，所述高压缸和所述中压缸之间，以及所述中压缸和所述低压缸之间还通过转子轴直接连接。

6.如权利要求1中所述的一种改善再热机组一次调频性能的系统，其特征在于，所述调节阀采用流量调节阀。

7.一种改善再热机组一次调频性能的方法，采用了权利要求1-6中任一项所述的改善再热机组一次调频性能的系统，其特征在于，包括以下步骤：

获取机组汽轮机的实际转速和额定转速，得到转速差；

根据转速差确定调节阀的开度，调节机组负荷。

8.如权利要求7中所述的一种改善再热机组一次调频性能的方法，其特征在于，所述转速差是实际转速与额定转速的差值。

9.如权利要求7中所述的一种改善再热机组一次调频性能的方法，其特征在于，所述根据转速差确定调节阀的开度的过程为：

当转速差为±2r/min之间时，调节阀的开度为50％；

当转速差为-2r/min到-11r/min之间时，调节阀的开度为50％-100％；

当转速差小于-11r/min时，调节阀全开；

当转速差为2r/min到11r/min之间时，调节阀的开度为50％-0％；

当转速差大于11r/min时，调节阀全关。

10.如权利要求9中所述的一种改善再热机组一次调频性能的方法，其特征在于，

当电网频率正常，即汽轮机转速差在±2r/min之间时，无需机组一次调频时，调节阀保持50％的开度，再热蒸汽旁路系统处于一次调频备用状态；

当电网频率低于额定频率0.033Hz，即对应汽轮机转速2r/min以下时，机组一次调频功能触发，汽轮机主蒸汽调门按照机组一次调频指令开大，增加进汽量；同时，调节阀按照其控制逻辑开大，使汽轮机增加的进汽量，通过再热蒸汽旁路系统快速输送到中压缸，增大机组负荷；

当电网频率高于额定频率0.033Hz，即对应汽轮机转速2r/min以上时，机组一次调频功能触发，汽轮机主蒸汽调门按照机组一次调频指令关小，减少进汽量；同时，调节阀按照其控制逻辑关小，中压缸进汽量快速减少，减少机组负荷。

Images