雙細(xì)則考核下發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化研究

鄧明

摘要：自動(dòng)發(fā)電控制是我國(guó)電網(wǎng)功率調(diào)整與頻率調(diào)整的重要手段，它承擔(dān)著調(diào)節(jié)控制聯(lián)絡(luò)線交換功率、電網(wǎng)頻率等重要任務(wù)，伴隨電網(wǎng)負(fù)荷分配大多運(yùn)用自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)組必須在保證穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，具有更靈活、更快的負(fù)荷響應(yīng)。本文以某電廠由兩臺(tái)300MW發(fā)電機(jī)組成的機(jī)組為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析發(fā)電控制系統(tǒng)的雙細(xì)則考核下發(fā)電機(jī)組的協(xié)調(diào)系統(tǒng)存有的適應(yīng)負(fù)荷問題，例如：對(duì)負(fù)荷響應(yīng)的速度較慢、適應(yīng)負(fù)荷滯后現(xiàn)象等，再參照燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)特征和發(fā)電機(jī)組的設(shè)備構(gòu)成特點(diǎn)，論證解決發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)在負(fù)荷適應(yīng)方面問題的措施和方法。

關(guān)鍵詞：雙細(xì)則考核 ?發(fā)電機(jī)組 ?協(xié)調(diào)控制

1 概述

近年來，我國(guó)很多發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組控制都運(yùn)用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，AGC自動(dòng)控制系統(tǒng)作為單元機(jī)組和電網(wǎng)的連接紐帶，它擔(dān)負(fù)著協(xié)調(diào)汽機(jī)控制系統(tǒng)和鍋爐控制系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)各種指令的重任，自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的控制能力受協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性的重要影響。發(fā)電廠為了提升其所生產(chǎn)的電能質(zhì)量，必須有效協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的負(fù)荷適應(yīng)問題，特別是要重點(diǎn)解決一些裝有制粉系統(tǒng)的煤粉爐機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)方面問題，裝有制粉系統(tǒng)的煤粉爐機(jī)組穩(wěn)定周期非常長(zhǎng)、響應(yīng)滯后較大，要有效控制機(jī)組壓力必須采取完善的措施。

2 優(yōu)化發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的重要意義

電力工業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源性產(chǎn)業(yè)，它對(duì)社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要作用。現(xiàn)階段，我國(guó)的發(fā)展還是以城市化和工業(yè)化為主，裝機(jī)容量和電網(wǎng)規(guī)模正在不斷增長(zhǎng)。伴隨國(guó)家對(duì)火電機(jī)組減排、節(jié)能工作的推進(jìn)，電力企業(yè)或發(fā)電工廠與道路燃料成本迅速增長(zhǎng)、電價(jià)機(jī)制不科學(xué)等問題，以往并網(wǎng)電廠考核體制已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行和電力市場(chǎng)發(fā)展要求，電力行業(yè)必須要不斷規(guī)范化、市場(chǎng)化。自雙細(xì)則考核實(shí)施到現(xiàn)在，很多電廠都建立了規(guī)范的服務(wù)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，充分調(diào)動(dòng)了企業(yè)的主動(dòng)性。促進(jìn)電力市場(chǎng)建設(shè)方面，雙細(xì)則不僅是對(duì)技術(shù)實(shí)用性檢驗(yàn)，而且是對(duì)電力工作人員適應(yīng)環(huán)境的檢驗(yàn)，促使電力企業(yè)根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)要求促進(jìn)市場(chǎng)建設(shè)。提升電網(wǎng)運(yùn)行效率方面，企業(yè)積極引導(dǎo)調(diào)節(jié)性能良好的機(jī)組承擔(dān)輔助服務(wù)工作，努力提升自身機(jī)組效率，提升系統(tǒng)整體運(yùn)行效率，利于節(jié)能減排。雙細(xì)則是從自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度、投入率、響應(yīng)時(shí)間及調(diào)節(jié)速率等方面考核發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能。

3 發(fā)電機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

該電廠的發(fā)電機(jī)組鍋爐運(yùn)用的是燃煤汽包式鍋爐，其燃燒系統(tǒng)主要由12支油槍與5臺(tái)直吹式的磨煤機(jī)組成，汽機(jī)運(yùn)用一次再熱、雙排汽、亞臨界、雙缸、凝汽式汽輪機(jī);鍋爐風(fēng)量由送風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，3臺(tái)電泵構(gòu)成給水系統(tǒng)，熱控設(shè)備運(yùn)用分散控制系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)由壓力設(shè)定值的行程回路、單元機(jī)組的負(fù)荷指令運(yùn)算回路、汽機(jī)控制器及鍋爐控制器組成。壓力設(shè)定值回路包含滑壓運(yùn)行過程中的運(yùn)算壓力定值回路、定壓運(yùn)行過程中的運(yùn)算壓力定值回路和滑壓定壓進(jìn)行沒有干擾的切換回路。單元機(jī)組的負(fù)荷指令回路主要由最大限制回路、最小限制回路、負(fù)荷控制站及變化率的限制回路組成。負(fù)荷指令的運(yùn)算回路是按照爐、機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，選取機(jī)組能夠接受的各種指令，并將其看成是爐、機(jī)的功率設(shè)定值，將這些功率給定值送到汽機(jī)控制器和鍋爐控制器。汽機(jī)控制器主要提供汽輪機(jī)的電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)間的接口，并把機(jī)組的負(fù)荷指令傳至汽機(jī)的電液控制系統(tǒng)。鍋爐控制器可以理解為燃燒控制系統(tǒng)和單元機(jī)組的指令處理回路間的接口，鍋爐控制器負(fù)責(zé)把機(jī)組的負(fù)荷指令傳至燃燒控制系統(tǒng)及風(fēng)量控制系統(tǒng)，進(jìn)而協(xié)調(diào)鍋爐出力和負(fù)荷的關(guān)系，并確保鍋爐保持正常運(yùn)行。

4 發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要問題

目前，我國(guó)多數(shù)煤粉汽包爐機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都運(yùn)用上面這種方案，盡管這種方案的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在負(fù)荷適應(yīng)上存有問題得到了解決，然而其在自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)雙細(xì)則下很難滿足要求，具體可以分為幾個(gè)方面來講。第一方面，因?yàn)槊悍N發(fā)生改變，在燃料數(shù)量不發(fā)生改變時(shí)，會(huì)致使鍋爐發(fā)熱量有較大變化，給機(jī)組負(fù)荷和鍋爐壓力的穩(wěn)定性帶來嚴(yán)重影響。啟動(dòng)磨煤機(jī)和停止磨煤機(jī)時(shí)，鍋爐負(fù)荷的自我平衡能力較差，會(huì)影響機(jī)組壓力、負(fù)荷等穩(wěn)定性。自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的指令不斷發(fā)生變化，會(huì)使負(fù)荷出現(xiàn)較大偏差，并且調(diào)節(jié)品質(zhì)較差，穩(wěn)定時(shí)間較差，很難達(dá)到雙細(xì)則下的各項(xiàng)指標(biāo)。

5 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的適應(yīng)性分析

5.1 煤、風(fēng)間相互限制給自動(dòng)控制系統(tǒng)的速率調(diào)節(jié)產(chǎn)生一定影響

很多送風(fēng)控制與燃料控制里都有關(guān)于煤、風(fēng)交叉限制問題，煤、風(fēng)交叉限制具有邏輯性能夠促進(jìn)負(fù)荷降低時(shí)先減少燃料再減少風(fēng)量、負(fù)荷上升時(shí)先增加風(fēng)量再增加燃料功能的實(shí)現(xiàn)。發(fā)電機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)過程中，這種功能常常會(huì)對(duì)機(jī)組負(fù)荷的響應(yīng)速度產(chǎn)生制約。所以，要提升發(fā)電機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)速度，一定要先取消煤風(fēng)間交叉限制。

5.2 燃煤煤種發(fā)生變化影響調(diào)解品質(zhì)

當(dāng)鍋爐燃料是鍋爐設(shè)計(jì)的煤種時(shí)，負(fù)荷指令發(fā)生變化會(huì)使燃煤數(shù)量發(fā)生一些變化，鍋爐的燃燒系統(tǒng)就可以滿足鍋爐的能力需求，然而當(dāng)煤熱值出現(xiàn)變化時(shí)，燃料量就不能得到設(shè)計(jì)煤種發(fā)熱引起的鍋爐出力。所以，要把熱值校正因子及時(shí)傳至燃料的控制回路中，讓校正因子自動(dòng)校正控制煤發(fā)熱量，以讓燃料量及時(shí)響應(yīng)煤質(zhì)變化。可以在目前已有邏輯中校正邏輯優(yōu)化熱值，進(jìn)而適應(yīng)煤種發(fā)生各種變化。

6 優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)適應(yīng)性的方法

經(jīng)過分析協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的負(fù)荷適應(yīng)問題，并結(jié)合多次的試驗(yàn)和機(jī)組特征，從試驗(yàn)方面和方案設(shè)計(jì)上運(yùn)用一些方法，對(duì)運(yùn)行及操作提出一些意見。

6.1 修改溫度擋板雙向解耦、磨煤機(jī)風(fēng)量及反饋負(fù)荷形式

對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行修改以后，磨煤機(jī)負(fù)荷處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，熱風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)隨著風(fēng)量變化而自動(dòng)控制擋板開度，與此同時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行增加或減少的熱風(fēng)擋板開度也會(huì)反饋到冷風(fēng)擋板的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并使冷風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)對(duì)應(yīng)方向調(diào)節(jié)冷風(fēng)擋板開度。倘若磨出口風(fēng)粉的混合溫度發(fā)生變化，冷風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)增加或減少冷風(fēng)擋板開度，自動(dòng)增加或減少的冷風(fēng)擋板開度會(huì)反饋到熱風(fēng)擋板的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，熱風(fēng)擋板控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)相反方向增加或減少熱風(fēng)擋板開度。當(dāng)因?yàn)橐恍┨貏e理由要增加或減少磨煤機(jī)的負(fù)荷情況下，根據(jù)相同方向，會(huì)向給煤機(jī)傳送指令，并反饋到冷風(fēng)擋板及熱風(fēng)擋板調(diào)控系統(tǒng)，冷風(fēng)擋板及熱風(fēng)擋板調(diào)控系統(tǒng)會(huì)伴隨給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而增減冷風(fēng)擋板和熱風(fēng)擋板的開度，這種方法使燃燒系統(tǒng)反應(yīng)速度有明顯提升。

6.2 增加磨煤機(jī)風(fēng)量控制補(bǔ)償前饋

要提升發(fā)電機(jī)組鍋爐的負(fù)荷響應(yīng)能力，必須充分運(yùn)用制粉系統(tǒng)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)容量，具體可以運(yùn)用磨煤機(jī)一次風(fēng)超調(diào)優(yōu)勢(shì)來改善鍋爐負(fù)荷響應(yīng)特征。磨煤機(jī)一次風(fēng)運(yùn)行趨勢(shì)方面，表現(xiàn)在當(dāng)磨煤機(jī)的負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，一次風(fēng)風(fēng)量的定制要隨給煤量進(jìn)行響應(yīng)比例的變化，還可以給風(fēng)量定制增加動(dòng)態(tài)微分的過調(diào)。當(dāng)磨煤機(jī)負(fù)荷發(fā)生增加或減少時(shí)，動(dòng)態(tài)微分過調(diào)伴隨磨煤機(jī)負(fù)荷的相同方向增加風(fēng)量定值，直至磨煤機(jī)的負(fù)荷保持穩(wěn)定情況下，微分過調(diào)才自動(dòng)消失，風(fēng)量定值僅僅是伴隨給煤量根據(jù)比例變化的風(fēng)量定值。

6.3 縮短機(jī)組負(fù)荷指令傳至汽機(jī)控制器的時(shí)間

一旦發(fā)電機(jī)組負(fù)荷指令發(fā)生變化，汽機(jī)的調(diào)汽門就會(huì)立即有相應(yīng)的響應(yīng)或者變化，這時(shí)機(jī)組負(fù)荷就會(huì)跟著變化，充分運(yùn)用鍋爐儲(chǔ)熱能夠讓機(jī)組負(fù)荷得到迅速響應(yīng)，進(jìn)而克服負(fù)荷剛開始響應(yīng)出現(xiàn)的滯后問題，然而要確保系統(tǒng)具有較強(qiáng)穩(wěn)定性，確保發(fā)電機(jī)組的各運(yùn)行參數(shù)始終在安全值范圍內(nèi)。

7 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過反復(fù)的研究和論證，上述優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)適應(yīng)性的方法使很多電廠都獲得了良好效果，單元機(jī)組的自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)靜態(tài)指標(biāo)及響應(yīng)速度都變得更完善，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，給電能質(zhì)量的提高做出了一定貢獻(xiàn)。火力發(fā)電單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的多變量控制系統(tǒng)，它具有大時(shí)變、強(qiáng)耦合、大時(shí)滯、非線性特征，所以，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有著較高的研究?jī)r(jià)值。

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