論火力發電廠機組運行方式的優化

　　摘要：火力發電廠機組運行方式決定著電廠運行的經濟性和安全性。首先介紹了調度對機組負荷控制指令的形成，然后分析了四種常用的電廠機組運行控制方式，最后基于自動發電控制理論探討了機組運行方式的優化，指出在協調控制系統CCS和自動發電控制AGC基礎上，一定要注重整個優化機組運行方式，建立更加全面的機組協調控制系統。
　　關鍵詞：火力發電廠；發電機組；運行方式
　　中圖分類號: TM621文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　
　　我國能源消費仍以煤為主，特別是電力行業是耗煤大戶。但是，一次能源畢竟是有限的，從環保和可持續發展的角度出發，必須改變我國電力行業對煤依賴過大的局面。從另一方面講，如果火力發電廠能夠通過機組運行方式的優化和調整降低機組的煤耗，也是對我國建設節約型社會的重大貢獻。本文就將主要探討火力發電廠機組運行方式的優化。
　　1 調度對機組負荷控制指令的形成
　　電廠所發出負荷的大小是由調度指令所形成的，一般而言，調度對機組負荷指令的形成要經過三個過程（以600MW機組、調度負荷控制采用直接到單機的方式為例來進行說明）：
　　第一，調度（網調或省調）將負荷控制指令（遙調信號，量程為300-600MW）通過數字光纖通道發送到電廠RTU系統；
　　第二，電廠RTU系統通過電氣信號通道（4-20mA）將調度指令傳送給運行機組；
　　第三，運行機組將可以調節的控制指令反饋給調度（遙信信號）。
　　對機組而言，當接收到調度指令時，采取何種控制方式是可選的，下面就分別做一討論。
　　2 電廠機組的運行控制方式分析
　　根據電廠規程規定，600MW電廠采用的控制方式有四種，即全手動（BASE）、爐跟機模式（BF）、機跟爐模式（TF）機爐協調模式（CCS）。機組正常運行時一般采用CCS模式，運行中如果有負荷調節一般選擇滑壓或定壓方式。根據不同工況或有設備發生故障時，可靈活選用BASE、BF或TF方式。
　　（1）BASE模式
　　BASE模式是指汽輪機和鍋爐主控都運行在手動控制方式，這種模式下，機組輸出都通過手動來設定輸出值，此時應特別注意負荷的變化，做好機爐間的協調配合。
　　（2）BF模式
　　爐跟機模式下鍋爐主控處于自動方式，該工況負荷相應較快，但氣壓波動較大，一般在無RB信號、汽機主控在手控或者發電機已并網時才切至BF模式。
　　（3）TF模式
　　機組處于TF模式時，鍋爐主控在自動方式，負荷由操作員手動改變鍋爐的主控負荷指令或手動調節燃料和給水量來調節，這事需要注意觀察負荷的變化速率以及主汽壓力的變化，當鍋爐主控在手動、RB動作、壓力控制等方式時切至TF方式。
　　（4）CCS模式
　　CCS模式下，機、爐主控均在自動方式，汽機主控按照功率偏差控制閥門開度，兼顧壓力偏差；鍋爐主控將經過修正的機組負荷指令和壓力指令發送到風量和燃料控制回路，以協調鍋爐出力與負荷指令之間的匹配。CCS下機組的目標負荷由運行人員根據實際情況手動設定，設定前要確認COOR投入燈亮，該模式一般運行于機組已經并網方式。
　　3 電廠機組運行方式優化
　　隨著用電需求的不斷發展和變化，要求機組具有更高的負荷響應速度，傳統的機組大多數按照帶基本負荷設計，其控制方式難以快速跟蹤負荷的變化。新投產機組，特別是600MW以上機組其自動化水平更高，逐漸成為了我國電網的主流調峰和調頻機組，其最大的特點之一就是安裝了自動發電控制系統（AGC）。
　　目前我國參與AGC調節的機組負荷變化率一般為1.5%MCR（額定負荷）/min左右，負荷響應時間不多于2min。AGC方式下，機組的目標負荷由調度遙控設定，負荷變化率由運行操作員手動設定或按調度下令設定。AGC方式下，機組的出力能夠歲負荷更加精準的變化，但是要特別注意重點監視機組的運行情況，一般發生發的擾動要在調度指令下及時投入或切出AGC。
　　以某華北電網下屬電廠為例簡要討論其AGC運行情況[2]。華北網調AGC嵌入到EMS中作為其一個子模塊，基本功能是通過區域功率偏差⊿P和頻率偏差⊿f來進行負荷頻率控制，如下式所示
　　ACE=⊿P+K⊿f
　　式中ACE為區域控制偏差；K為電網頻率系數。ACE控制方式有三種：定頻率FFC、定聯絡線交換功率FTC和聯絡線、頻率偏差控制TBC，華北電網在這種控制模式下，實現了區域間的功率控制方式。
　　但是，AGC不是完全沒有缺點，它對機組的影響也是存在的，主要表現在：
　　（1）對機組壽命的影響。由于電網負荷變化頻繁，裝有AGC的機組煤、風、水將頻繁調整，導致鍋爐蒸汽、溫度、壓力等頻繁變動，這無疑將影響機組壽命。
　　（2）對機組運行經濟性的影響。雖然AGC具有負荷經濟分配功能，但由于調度側不可能做到每臺機組經濟分配負荷，在廠網分開后，AGC將不能實現負荷的經濟分配。
　　（3）對運行穩定性的影響。機組負荷調節是一個動態的調節過程，需要一定時間調節洗才能穩定。按照調節機理，上一級AGC調節的頻率應該比下一級機組的CCS調節系統低，但由于電網負荷一直在變，不可能每次調節AGC都比CCS低，而這將影響系統穩定運行。
　　因此，在協調控制系統CCS和自動發電控制AGC基礎上，一定要注重整個機組運行方式的優化，建立機組協調控制系統。從整個系統來看，協調控制系統應該處于最頂層，將信息傳給下層的CCS或AGC，而下層各個子控制系統，如風量控制，爐膛壓力，水溫、蒸汽壓力等，則是保證整個協調控制系統能夠穩定運行的關鍵。
　　
　　[1]王家興，白焰，董玲，等.超臨界600MW機組直流爐協調控制系統及AGC策略的改進與應用[J].熱力發電，2008，（12）:85