電廠超臨界機組中凝結水負荷調節(jié)技術研究

國神集團陜西德源府谷能源有限公司 王魯榮 張興凱 周永強 蘇 醒 魏 勇

1 某公司超臨界機組中凝結水負荷調節(jié)技術面臨的挑戰(zhàn)和問題

某電廠超臨界機組中，凝結水負荷調節(jié)技術面臨著一些重要問題。其中，較為顯著的問題包括響應速度和穩(wěn)定性方面的挑戰(zhàn)。首先，響應速度問題意味著在負荷變化時，機組的調節(jié)速度可能不足夠快，導致無法迅速適應新的電網(wǎng)需求。這可能引發(fā)電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，甚至影響電力供應的連續(xù)性，對電力系統(tǒng)的可靠性構成威脅；其次，穩(wěn)定性問題意味著在不同負荷工況下，機組可能面臨振蕩、波動等不穩(wěn)定現(xiàn)象，這會導致設備損耗加劇、能源浪費以及運行安全性降低。這些問題都需要深入研究和解決，以改善凝結水負荷調節(jié)技術的性能，提高電廠超臨界機組的運行安全性和經(jīng)濟性。因此，對響應速度和穩(wěn)定性問題的進一步解決將有助于優(yōu)化機組運行，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

另外，電廠超臨界機組中凝結水負荷調節(jié)技術還可能面臨效率問題。這意味著在負荷調節(jié)過程中可能會出現(xiàn)能源浪費或低效的情況。不良的負荷調節(jié)技術可能導致機組在不必要的情況下消耗更多的燃料或電力，從而增加運營成本并對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。因此，提高凝結水負荷調節(jié)技術的效率，以最小化能源損失，是另一個需要解決的重要問題[1]。

2 某公司凝結水負荷調節(jié)技術的優(yōu)化策略和方法

2.1 超臨界機組中凝結水負荷調節(jié)技術的工作原理

電廠超臨界機組中的凝結水負荷調節(jié)技術是一種重要的運行技術，其工作原理是利用凝結水系統(tǒng)的特性來改變汽輪機的輸出功率。在超臨界機組中，蒸汽的參數(shù)較高，使得凝結水在汽輪機運行中具有重要作用。凝結水負荷調節(jié)技術的基本原理是當汽輪機需要增加負荷時，操作人員可通過增加凝結水的流量來增加汽輪機的蒸汽流量，從而增加汽輪機的輸出功率。反之，當汽輪機需要降低負荷時，操作人員可通過減少凝結水的流量來減少汽輪機的蒸汽流量，從而降低汽輪機的輸出功率。具體來說，凝結水負荷調節(jié)技術通過以下步驟實現(xiàn)（如圖1所示）。

圖1 凝結水優(yōu)化系統(tǒng)控制邏輯

根據(jù)電網(wǎng)調度指令和機組運行狀態(tài)，確定需要調節(jié)的負荷量和調節(jié)速率；根據(jù)負荷量和調節(jié)速率計算出凝結水流量變化的量和速度，并將指令發(fā)送到凝結水控制系統(tǒng)；凝結水控制系統(tǒng)根據(jù)指令調整凝結水流量調節(jié)閥的開度和凝結水流量，使得凝結水流量按照預定變化量和速度進行改變；凝結水的流量變化引起蒸汽流量和汽輪機輸出功率的變化，從而實現(xiàn)機組的負荷調節(jié)。在整個調節(jié)過程中，操作人員需要實時監(jiān)控機組的運行狀態(tài)和負荷變化情況，以確保機組的安全和經(jīng)濟運行。綜上，超臨界機組中凝結水負荷調節(jié)技術的工作原理是利用凝結水系統(tǒng)的特性來改變汽輪機的輸出功率，通過調節(jié)凝結水的流量來控制蒸汽流量和汽輪機的輸出功率，實現(xiàn)機組的負荷調節(jié)。

2.2 動態(tài)滑壓優(yōu)化

動態(tài)滑壓優(yōu)化是一種通過改變汽輪機的滑壓曲線，提高機組的響應速度和穩(wěn)定性的凝結水負荷調節(jié)技術優(yōu)化方案。具體來說，動態(tài)滑壓優(yōu)化方法包括以下三個方面：根據(jù)機組的實際運行情況，實時調整汽輪機的滑壓曲線。通過改變滑壓曲線，可以改變汽輪機的進汽量，從而改變輸出功率；在變負荷工況下，動態(tài)滑壓優(yōu)化方法可以更快地響應負荷變化。通過實時調整滑壓曲線，可以加快凝結水流量變化的速度，從而更快地適應負荷變化；在穩(wěn)定運行工況下，動態(tài)滑壓優(yōu)化方法可以提高機組的穩(wěn)定性。通過優(yōu)化滑壓曲線，可以更好地匹配汽輪機的進汽量和輸出功率，從而減少負荷波動和機組振動[2]。

2.3 AGC及一次調頻控制系統(tǒng)優(yōu)化

AGC和一次調頻功能是超臨界機組的重要運行技術，其優(yōu)化對于凝結水負荷調節(jié)技術的性能表現(xiàn)具有重要意義。在AGC控制系統(tǒng)優(yōu)化方面，AGC控制系統(tǒng)的優(yōu)化主要是為了提高機組的響應速度和穩(wěn)定性，以及滿足電網(wǎng)調度對機組AGC變負荷性能的要求。通過改進AGC控制算法，引入先進的控制策略，如模型預測控制（MPC）、滑模變結構控制（SMC）等，實現(xiàn)對機組負荷的快速、準確控制。同時，AGC控制系統(tǒng)優(yōu)化還可提高機組的整體經(jīng)濟性，降低供電煤耗率。

在一次調頻控制系統(tǒng)優(yōu)化方面，一次調頻功能是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，通過一次調頻控制系統(tǒng)優(yōu)化可提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在凝結水負荷調節(jié)技術中，采用汽機調門閥限控制參與一次調頻，可滿足電網(wǎng)調度對機組一次調頻功能要求的前提下，進一步提高機組整體負荷響應能力。通過對一次調頻控制算法的優(yōu)化，可實現(xiàn)更精確的負荷控制和更快速的負荷響應。例如，采用先進的一次調頻控制策略，如自適應控制、魯棒控制等，可更好地適應不同運行條件和負荷變化情況[3]。

2.4 優(yōu)化控制邏輯

優(yōu)化控制邏輯是凝結水負荷調節(jié)技術的一個重要方面，主要是針對不同的機組配置特點，設計更為精細的控制功能，以提高機組的響應速度和穩(wěn)定性。第一，針對不同機組配置特點，設計相應的控制邏輯。不同的機組配置可能具有不同的控制特點，如有些機組可能更適合采用調壓器控制，而有些機組則可能更適合采用噴水降溫控制。因此，需要根據(jù)機組的實際情況進行控制邏輯的設計。

第二，在變負荷初期，可以通過優(yōu)化控制邏輯更精確地控制凝結水流量，以加快負荷響應速度。在變負荷初期，由于負荷變化較快，需要更快地調整凝結水流量以適應負荷變化。通過優(yōu)化控制邏輯，可以實現(xiàn)對凝結水流量更精確地控制，從而更快地響應負荷變化。通過優(yōu)化控制邏輯，還可以提高機組的穩(wěn)定性。例如，在穩(wěn)定運行情況下，可以通過控制邏輯的設計實現(xiàn)對凝結水流量的小幅度調整，從而更好地匹配汽輪機的進汽量和輸出功率，減少負荷波動和機組振動。優(yōu)化控制邏輯需要結合機組的實際運行情況進行具體設計。針對不同的機組配置和運行條件，需要選擇合適的優(yōu)化策略和技術手段，以達到最佳的優(yōu)化效果[4]。

2.5 智能算法應用

智能算法應用是凝結水負荷調節(jié)技術的另一種重要優(yōu)化策略，其采用先進的控制算法如神經(jīng)網(wǎng)絡算法、模糊控制算法等，對機組進行更為精準的預測和控制，以實現(xiàn)更優(yōu)的負荷調節(jié)效果。具體包括以下幾方面。

神經(jīng)網(wǎng)絡算法應用。神經(jīng)網(wǎng)絡是一種模擬人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡結構的計算模型，可以通過學習歷史數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗，對機組運行狀態(tài)進行預測和優(yōu)化。在凝結水負荷調節(jié)技術中，可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡算法構建負荷預測模型，根據(jù)機組的實時運行數(shù)據(jù)，預測未來的負荷變化趨勢，從而提前進行控制，以實現(xiàn)更優(yōu)的負荷調節(jié)效果。

模糊控制算法應用。模糊控制是一種基于模糊數(shù)學理論的控制算法，其可以將復雜的控制問題轉化為一系列模糊規(guī)則和模糊變量，從而實現(xiàn)簡單、快速、有效地控制。在凝結水負荷調節(jié)技術中，可以采用模糊控制算法構建控制邏輯，將復雜的負荷調節(jié)問題轉化為一系列模糊規(guī)則和模糊變量，從而實現(xiàn)更為精準的負荷調節(jié)控制。

混合控制算法應用。除了單一的神經(jīng)網(wǎng)絡算法和模糊控制算法，還可以將其結合起來，形成混合控制算法，實現(xiàn)對機組的綜合優(yōu)化控制。混合控制算法可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習和自適應能力，以及模糊控制的簡單、快速、有效的優(yōu)點，實現(xiàn)對機組的更為精準的預測和控制[5]。

2.6 引入新技術

通過研究新的汽機調門閥限控制技術并將其應用于凝結水控制系統(tǒng)，可以提高機組整體負荷響應能力。第一，研究新的汽機調門閥限控制技術。汽機調門閥限控制技術是影響機組負荷響應速度的關鍵因素之一。通過研究先進的汽機調門閥限控制算法，可以實現(xiàn)在滿足電網(wǎng)調度對機組一次調頻功能要求的前提下，進一步提高機組整體負荷響應能力。例如，可以采用模型預測控制（MPC）算法來優(yōu)化汽機調門閥限控制，以實現(xiàn)更快速和更精確的負荷控制。

第二，將新研發(fā)控制技術集成到凝結水控制系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)更高效的負荷調節(jié)。具體來說，可以通過調整凝結水流量調節(jié)閥的開度和凝結水流量，以及優(yōu)化凝結水控制系統(tǒng)邏輯，實現(xiàn)在滿足電網(wǎng)調度指令的同時，提高機組的響應速度和穩(wěn)定性。

第三，驗證新技術的可行性和效果。在將新技術引入凝結水控制系統(tǒng)之前，需要進行全面的測試和驗證，確保新技術的可行性和效果。通過在實驗室或現(xiàn)場進行模擬測試，以及在實際運行中進行驗證，可以評估新技術的效果和可能帶來的風險，并采取相應的措施來確保機組的安全和穩(wěn)定運行。

2.7 實時監(jiān)控和調整

實時監(jiān)控和調整是凝結水負荷調節(jié)技術優(yōu)化中的重要環(huán)節(jié)，其通過實時監(jiān)控機組的運行狀態(tài)，對機組進行及時的調整，以滿足電網(wǎng)調度對機組AGC變負荷性能和一次調頻功能的要求。一是實時監(jiān)控機組的運行狀態(tài)。通過各種傳感器和監(jiān)測設備，實時監(jiān)測機組的運行狀態(tài)參數(shù)，如蒸汽流量、汽輪機轉速、功率、凝結水流量等。這些參數(shù)可以反映機組的實際運行情況，為調整機組負荷提供依據(jù)。

二是及時調整機組負荷。根據(jù)實時監(jiān)測到的機組運行狀態(tài)參數(shù)，及時調整機組的負荷。具體來說，可以通過改變凝結水流量調節(jié)閥的開度、調整汽機調門閥限等手段，改變機組的進汽量和輸出功率，以滿足電網(wǎng)調度對機組AGC變負荷性能和一次調頻功能的要求。

三是優(yōu)化控制邏輯和算法。根據(jù)實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)和機組實際運行情況，不斷優(yōu)化控制邏輯和算法，提高機組的響應速度和穩(wěn)定性。例如，通過分析實時數(shù)據(jù)，可以調整神經(jīng)網(wǎng)絡算法的參數(shù)，改進模糊控制算法的規(guī)則等，以提高負荷調節(jié)的效果。

四是預警和應急處理。在實時監(jiān)控過程中，如果發(fā)現(xiàn)機組運行狀態(tài)異常或者存在安全隱患，應立即發(fā)出預警，并采取相應的應急處理措施。例如，可以自動關閉凝結水流量調節(jié)閥，避免設備損壞或者系統(tǒng)崩潰。

3 結語

凝結水負荷調節(jié)技術是超臨界機組中的重要技術之一，其優(yōu)化對于提高機組的響應速度、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性具有重要意義。本文重點探討了某公司凝結水負荷調節(jié)及優(yōu)化策略，通過這些優(yōu)化策略的應用，有助于提高機組的性能和可靠性，降低能耗和污染物排放，滿足電網(wǎng)調度和電力市場的需求。但隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和機組配置的不斷升級，凝結水負荷調節(jié)技術也需要不斷地進行研究和創(chuàng)新。未來，可以通過進一步研究先進的控制算法和優(yōu)化策略，以及開發(fā)更加智能和高效的監(jiān)控系統(tǒng)，提高凝結水負荷調節(jié)技術的整體性能。同時也需要考慮環(huán)保和節(jié)能等方面的因素，促進超臨界機組的發(fā)展更加可持續(xù)和高效。