王 芳

（大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司，河北 邯鄲 056044）

為保證發(fā)電機(jī)組供電質(zhì)量，依據(jù)《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實施細(xì)則》和《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細(xì)則》（簡稱“兩個細(xì)則”）中對AGC系統(tǒng)的投入率、調(diào)節(jié)指標(biāo)考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。在“兩個細(xì)則”試運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)有些機(jī)組原有的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)雖然很好，但與“兩個細(xì)則”中規(guī)定的AGC系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求相比還有很大的差距。為減小AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)差，滿足“兩個細(xì)則”對發(fā)電機(jī)組的考核，提高AGC系統(tǒng)可用率和調(diào)節(jié)性能指標(biāo)，大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司（簡稱“馬頭發(fā)電公司”）對300MW機(jī)組AGC系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了優(yōu)化。

1 AGC系統(tǒng)補(bǔ)償考核規(guī)定

目前“兩個細(xì)則”中對AGC系統(tǒng)的考核指標(biāo)主要分為兩部分：AGC系統(tǒng)的可用率考核和AGC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能。AGC系統(tǒng)可用率計算公式為

AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能計算公式為

Kp＝K1×K2×K3

式中：K1為調(diào)節(jié)速度；K2為調(diào)節(jié)精度；K3為響應(yīng)時間［1］。Kp越高，說明調(diào)節(jié)性能越好，每天補(bǔ)償?shù)碾娏肯鄳?yīng)就多。

2 AGC系統(tǒng)可用率和調(diào)節(jié)性能指標(biāo)介紹

2.1 AGC系統(tǒng)可用率

可投入AGC時間指結(jié)算月內(nèi)，機(jī)組AGC保持可用狀態(tài)的時間長度，月有效時間指每月扣除因為非電廠原因（含檢修、通道故障等）造成的不可用時間?？捎寐拭吭掠嬎阋淮?。馬頭發(fā)電公司在考核系統(tǒng)試運(yùn)初期，AGC控制系統(tǒng)由于通信故障和機(jī)組主壓力調(diào)節(jié)不穩(wěn)，造成AGC控制切除，可用率相對來說較低，只有90%。消除通信故障后，優(yōu)化機(jī)組主壓力的自動調(diào)節(jié)和放寬切除協(xié)調(diào)控制的參數(shù)，AGC的可用率達(dá)到98%以上。

2.2 AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能指標(biāo)

調(diào)節(jié)性能綜合指標(biāo)主要體現(xiàn)在調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)精度、響應(yīng)時間的綜合數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)速率是指機(jī)組響應(yīng)河北電力調(diào)度通信中心設(shè)點(diǎn)指令的速率，可分為負(fù)荷上升速率和下降速率，即每分鐘機(jī)組的變負(fù)荷速率?！皟蓚€細(xì)則”中規(guī)定300MW中儲式火電機(jī)組不能低于機(jī)組銘牌標(biāo)識的發(fā)電容量的2%。調(diào)節(jié)精度是指機(jī)組響應(yīng)穩(wěn)定以后，實際出力和設(shè)點(diǎn)出力之間的差值。響應(yīng)時間是指EMS系統(tǒng)發(fā)出指令之后，機(jī)組出力在原出力點(diǎn)的基礎(chǔ)上，可靠地跨出與調(diào)節(jié)方向一致的調(diào)節(jié)死區(qū)所用的時間，即1min內(nèi)負(fù)荷變化到銘牌標(biāo)識的發(fā)電容量的1%的時間［2］。馬頭發(fā)電公司在考核系統(tǒng)試運(yùn)初期，日統(tǒng)計值K1（調(diào)節(jié)速度）為1.1左右、K2（調(diào)節(jié)精度）為1.7左右、K3（響應(yīng)時間）日統(tǒng)計值為1.15左右。優(yōu)化后統(tǒng)計值要達(dá)到K1（調(diào)節(jié)速度）為1.2左右、K2（調(diào)節(jié)精度）為1.8左右、K3（響應(yīng)時間）日統(tǒng)計值為1.35左右。

3 AGC系統(tǒng)控制方式優(yōu)化策略分析

3.1 優(yōu)化策略

3.1.1 提高AGC系統(tǒng)可用率

提高AGC系統(tǒng)的可用率需要從河北電力調(diào)度通信中心給電廠的指令信號傳輸和信號來源，切除AGC投入條件兩方面來考慮。

a.加強(qiáng)AGC數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴GC相關(guān)數(shù)據(jù)從河北電力調(diào)度通信中心的EMS系統(tǒng)發(fā)出，經(jīng)過光纖通信、RTU轉(zhuǎn)換，再通過硬接線的傳輸才能到達(dá)發(fā)電廠的DCS系統(tǒng)。傳輸距離長、轉(zhuǎn)換過程多，容易發(fā)生信號斷線、輸入輸出模件故障等情況，會直接影響AGC系統(tǒng)的投入率，因此應(yīng)盡量減少RTU的掃描間隔時間，同時加強(qiáng)AGC數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃匝芯俊?/p>

b.放寬或取消協(xié)調(diào)控制方式和AGC系統(tǒng)的切除條件。為保證AGC的投入率，減少AGC系統(tǒng)退出的概率，可適當(dāng)放寬在協(xié)調(diào)控制中切除AGC的邏輯參數(shù)，例如：“負(fù)荷與給定偏差大”、“主蒸汽壓力與給定偏差大”、“AGC指令與負(fù)荷給定值偏差大”；取消“CCS指令達(dá)到100%”時，退出DEH系統(tǒng)遙控的邏輯。

3.1.2 提高AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度

a.減少AGC指令的傳輸及運(yùn)算速度對AGC調(diào)節(jié)速率的影響。河北電力調(diào)度通信AGC控制指令從EMS控制站發(fā)出傳送至機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)執(zhí)行，需要經(jīng)過幾個時間間隔：EMS控制站本身的掃描時間，數(shù)據(jù)通信與A/D、D/A轉(zhuǎn)換時間，DCS數(shù)據(jù)掃描與處理周期時間，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制指令運(yùn)算時間，汽輪機(jī)和鍋爐對負(fù)荷的響應(yīng)時間，將機(jī)組有功功率送回EMS控制站的時間。綜合以上因素，河北電力調(diào)度通信中心統(tǒng)計機(jī)組實際變負(fù)荷速率與AGC指令之間會存在一定程度的偏差?？紤]到上述信號轉(zhuǎn)換與調(diào)節(jié)過程對變負(fù)荷速率所產(chǎn)生的時間偏差，所以機(jī)組變負(fù)荷速率設(shè)得應(yīng)比河北電力調(diào)度通信中心要求的高一些。

b.減小鍋爐燃燒對AGC調(diào)節(jié)速率的影響。在機(jī)組升負(fù)荷變動中，由于煤質(zhì)的原因，給粉機(jī)達(dá)到全速，主蒸汽壓力仍然下降，這種給粉機(jī)超轉(zhuǎn)運(yùn)行容易造成煤粉比例不合適，引起爐膛滅火。為保持火焰的穩(wěn)定，在采用“寶塔”式燃燒火焰，升負(fù)荷時采用先加風(fēng)后加粉、減負(fù)荷時采用先減粉后減風(fēng)策略的同時，馬頭發(fā)電公司通過對煤的熱值和給粉機(jī)每小時送煤量、鍋爐所需的熱量，計算出給粉機(jī)上限為額定轉(zhuǎn)速的55%。將每臺給粉機(jī)自動方式下手操器的上限設(shè)定為55%，從而防止了因給粉機(jī)超轉(zhuǎn)運(yùn)行引起爐膛滅火的風(fēng)險；同時再對送風(fēng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷給定和給氧量修正，達(dá)到最優(yōu)的風(fēng)粉配比，為鍋爐提供連續(xù)穩(wěn)定的蓄熱。

c.減小機(jī)組滑壓運(yùn)行時對AGC系統(tǒng)的影響。馬頭發(fā)電公司300MW機(jī)組采用滑壓方式運(yùn)行，機(jī)前主蒸汽壓力要求隨負(fù)荷的變化而變化，且變化方向與負(fù)荷變化需求方向相同。當(dāng)需要升負(fù)荷時，主蒸汽壓力驟然下降，由于升負(fù)荷的過程又是汽輪機(jī)的一個開調(diào)門過程，增加的主蒸汽壓力會下降，因此不利于汽輪機(jī)做功，影響機(jī)組AGC系統(tǒng)的響應(yīng)時間。為提高AGC系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，應(yīng)通過調(diào)節(jié)鍋爐主控PID的壓力調(diào)節(jié)品質(zhì)，使主壓力波動幅度盡量的縮小，減少主蒸汽壓力不穩(wěn)對機(jī)組升降負(fù)荷的影響。一般300MW火電機(jī)組穩(wěn)態(tài)時要求主蒸汽壓力調(diào)節(jié)偏差不得大于0.3MPa，動態(tài)時最大偏差不得超過0.6MPa。

d.提高協(xié)調(diào)機(jī)組的變負(fù)荷速率。在機(jī)組的正常運(yùn)行中，運(yùn)行人員通常為了保證機(jī)組的參數(shù)穩(wěn)定，將變負(fù)荷速率設(shè)置為中調(diào)要求的最低標(biāo)準(zhǔn)。按照“兩個細(xì)則”中的考核內(nèi)容，運(yùn)行人員逐步提高變負(fù)荷速率，通過試驗的方法，最終確定適合馬頭發(fā)電公司300MW機(jī)組的變負(fù)荷速率為7MW/min。

3.1.3 提高AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度

a.減小協(xié)調(diào)控制方式下調(diào)節(jié)死區(qū)的影響。為了減少AGC指令小幅頻繁變化對機(jī)組穩(wěn)定性的影響，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計有機(jī)組負(fù)荷設(shè)定值與負(fù)荷實際值的死區(qū)。提高AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度，需要將死區(qū)的數(shù)值設(shè)得盡量小一些，應(yīng)為－1～1MW。

b.優(yōu)化汽輪機(jī)多閥時調(diào)門流量特性曲線重疊度。在升降負(fù)荷時，發(fā)現(xiàn)機(jī)組協(xié)調(diào)指令變化，汽輪機(jī)調(diào)門也跟隨指令變化，但負(fù)荷沒有任何變化，說明這個協(xié)調(diào)指令區(qū)間內(nèi)的閥門流量特性曲線不好。一般這種情況出現(xiàn)在多閥時，前一個調(diào)門開到90%左右時，后一個閥門還在預(yù)啟閥內(nèi)，這種現(xiàn)象嚴(yán)重影響了調(diào)節(jié)精度、調(diào)節(jié)速度以及響應(yīng)時間。找出此種協(xié)調(diào)指令區(qū)域段，保持曲線原有的線性，將不起作用的部分剔除，從而得到優(yōu)化后的閥門流量特性曲線［1］。

3.1.4 減小AGC系統(tǒng)響應(yīng)時間

a.采用爐跟機(jī)的協(xié)調(diào)控制方式。由于機(jī)組對鍋爐燃燒率的響應(yīng)有較大的延遲和慣性，而調(diào)門變化時，電負(fù)荷變化較快，所以當(dāng)有變負(fù)荷要求時，應(yīng)適當(dāng)動作汽輪機(jī)調(diào)門，采用爐跟機(jī)的控制方式，在主蒸汽壓力允許的范圍內(nèi)，充分利用鍋爐的蓄熱加快機(jī)組初期的負(fù)荷響應(yīng)速度［2］。

b.增加根據(jù)機(jī)組負(fù)荷與負(fù)荷指令偏差的壓力前饋。為改善爐跟機(jī)方式下初期負(fù)荷響應(yīng)性能，對原邏輯進(jìn)行優(yōu)化，增加了在變負(fù)荷過程中，系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷與負(fù)荷指令的偏差修正主蒸汽壓力定值，避免了變負(fù)荷過程中調(diào)門返調(diào)現(xiàn)象，使系統(tǒng)能更好地利用鍋爐蓄熱，來消除負(fù)荷響應(yīng)延遲，并且主蒸汽壓力變化的幅度和速度限制在允許范圍內(nèi)［3］。

c.人工手動提高響應(yīng)時間。由于每次河北電力調(diào)度通信中心大范圍調(diào)負(fù)荷時都是階躍性的方波，運(yùn)行人員可以在保證機(jī)組參數(shù)穩(wěn)定的情況下，觀察到大范圍調(diào)負(fù)荷時，進(jìn)行人工干預(yù)，手動加大變負(fù)荷速率，使其縮短負(fù)荷變化3MW時所需的時間，從而提高響應(yīng)時間。

3.2 優(yōu)化效果

通過河北電力調(diào)度通信中心“兩個細(xì)則”統(tǒng)計結(jié)果顯示，河北省南部電網(wǎng)大部分300MW機(jī)組負(fù)荷變化速率在設(shè)置與馬頭發(fā)電公司相近時，K1（調(diào)節(jié)速度）、K3（響應(yīng)時間）日統(tǒng)計值基本在1.15左右，K2在1.7左右。但在“兩個細(xì)則”實施2個月后，大部分發(fā)電公司均設(shè)置負(fù)荷變化速率至10MW/min時，K1（調(diào)節(jié)速度）日統(tǒng)計值可達(dá)1.2左右、K3日統(tǒng)計值可達(dá)到1.35左右，而馬頭發(fā)電公司在AGC控制系統(tǒng)優(yōu)化后，設(shè)置速度僅為7MW/min，K2在1.25左右，K3日統(tǒng)計值可達(dá)到1.35左右，機(jī)組調(diào)節(jié)性能有了明顯提高。

4 結(jié)束語

AGC系統(tǒng)的投入是廠網(wǎng)之間的有機(jī)結(jié)合，不能只從單方面的角度考慮?！皟蓚€細(xì)則”的實施，可激勵電廠加強(qiáng)技術(shù)管理和加快技術(shù)改造，促使其更好的參與AGC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。同時機(jī)組調(diào)節(jié)性能的提高，使電廠得到了更多的AGC補(bǔ)償費(fèi)用，從而形成了良性循環(huán)?！皟蓚€細(xì)則”僅是針對于單機(jī)的AGC調(diào)節(jié)指標(biāo)進(jìn)行考核，沒有考慮全廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配系統(tǒng)投入的情況，建議對這部分內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充。

［1］ 李 江，張江水.汽輪機(jī)調(diào)門位置反饋方式的探討［J］.新疆電力技術(shù)，2010（2）：72－73.

［2］ 賈云生，達(dá)布希拉圖.國產(chǎn)300MW DEH控制邏輯分析［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2009（11）：114－115.

［3］ 張秋生.提高機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)AGC響應(yīng)速率的方法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2005，29（18）：49－52.