徐譽瑋，雷增強，彭佩

（1.廣州中電荔新電力實業(yè)有限公司，廣東 廣州 511340）（2.廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東 廣州 510075）

兩級供熱機組一次調(diào)頻性能試驗及優(yōu)化

徐譽瑋1，雷增強2，彭佩1

（1.廣州中電荔新電力實業(yè)有限公司，廣東 廣州 511340）（2.廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東 廣州 510075）

本文介紹了中電荔新電廠330MW兩級供熱機組1號機組一次調(diào)頻的基本實施情況，并對該機組一次調(diào)頻所存在的問題進行了研究及分析，提出了性能優(yōu)化方案。試驗及投運效果證明，通過性能優(yōu)化改善了該機組的一次調(diào)頻特性，滿足了電網(wǎng)的要求。

兩級供熱；一次調(diào)頻；轉(zhuǎn)速不等率；調(diào)頻流量函數(shù)

廣州中電荔新電廠1號機組為330MW兩級供熱發(fā)電機組。汽輪機選用東方汽輪機有限公司330MW純凝汽輪發(fā)電機組，為亞臨界、中間再熱、雙缸雙排汽、雙抽凝汽式機組[1]。機組啟動方式具有不帶旁路的高壓缸啟動和帶旁路的高中壓缸聯(lián)合啟動。鍋爐為東方鍋爐廠研發(fā)，系亞臨界、自然循環(huán)、單爐膛四角切圓燃燒、一次中間再熱、擺動燃燒器調(diào)溫，平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、“II”型布置汽包鍋爐。發(fā)電機采用東方電機股份有限公司生產(chǎn)的QFSN-330-2-20型發(fā)電機，冷卻方式為雙水內(nèi)冷，具有失磁異步運行、進相運行、調(diào)峰運行和不對稱運行能力。機組的分散控制系統(tǒng)采用新華控制工程有限公司的XDC800分散控制系統(tǒng)，DEH控制系統(tǒng)采用GE新華的XDPS-400e控制系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)運行的主要任務(wù)之一是對頻率進行監(jiān)視和控制，而發(fā)電機組的一次調(diào)頻功能對維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定至關(guān)重要，為保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，根據(jù)《廣東電網(wǎng)（統(tǒng)調(diào)）發(fā)電機組一次調(diào)頻運行管理規(guī)定》要求，廣東省電網(wǎng)所有統(tǒng)調(diào)的發(fā)電機組均要求投入一次調(diào)頻功能[2]。目前，機組的控制系統(tǒng)采用新華公司的DCS系統(tǒng)進行一體化控制。一次調(diào)頻是指當(dāng)電網(wǎng)頻率偏離額定值時，發(fā)電機組調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)自動控制機組有功功率的增加（頻率下降時）或減少（頻率升高時），以使電網(wǎng)頻率迅速回到額定值范圍的特性。

1 機組一次調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)要求

根據(jù)《廣東電網(wǎng)（統(tǒng)調(diào)）發(fā)電機組一次調(diào)頻運行管理規(guī)定》要求，對中電荔新電廠發(fā)電機組一次調(diào)頻的響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)幅度和調(diào)差率以及機組的調(diào)速系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等進行定量或定性的技術(shù)要求調(diào)整，具體指標(biāo)如下：

（1）機組參與一次調(diào)頻的死區(qū)：配置DEH的火電機組為±0.033Hz（±2r/min）；

（2）火電機組轉(zhuǎn)速不等率：4%～5%；

（3）調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率：DEH電液調(diào)節(jié)型、機組容量≥200MW的機組遲緩率小于 0.07%；

（4）一次調(diào)頻響應(yīng)行為時間要求：當(dāng)電網(wǎng)頻率變化超過機組一次調(diào)頻死區(qū)時，電液調(diào)節(jié)型機組響應(yīng)時間應(yīng)小于等于3秒，在電網(wǎng)頻率變化超過機組一次調(diào)頻死區(qū)時開始的15秒內(nèi)，機組出力實際調(diào)節(jié)量應(yīng)達到△P(△f,t)理論最大值的60%以上。在電網(wǎng)頻率變化超過機組一次調(diào)頻死區(qū)時開始的60秒內(nèi)，機組實際出力與響應(yīng)目標(biāo)的偏差的平均值應(yīng)在理論計算的調(diào)整幅度的±8%內(nèi)[3～4]。

（5）機組參與一次調(diào)頻的負荷最大調(diào)整幅度設(shè)定值：額定負荷在200（含）～500MW之間的火電機組，限制幅度大于等于±8%Pn（Pn為額定負荷，下同），對于1號機組，參與一次調(diào)頻的負荷最大調(diào)整幅度為±26.4MW。

（6）對調(diào)速系統(tǒng)、機組控制系統(tǒng)的技術(shù)要求：對于采用分散控制系統(tǒng)（DCS）、具有機爐協(xié)調(diào)控制功能（CCS）的機組，應(yīng)在DCS中投入頻率校正回路，由DEH、DCS共同完成一次調(diào)頻功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計及性能優(yōu)化

2.1一次調(diào)頻控制方式

該機組采用CCS與DEH系統(tǒng)完成機爐負荷與壓力的控制，根據(jù)上文1中第6項要求，應(yīng)該同時在DCS與DEH側(cè)同時實施頻差（其中，頻差=電網(wǎng)額定頻率-實際電網(wǎng)頻率，下同）或頻率校正，即機組一次調(diào)頻功能由CCS與DEH共同完成。

2.2頻差-負荷修正曲線

中電荔新電廠#1機組容量為330MW，一次調(diào)頻最大負荷變化幅度為額定負荷的±8%，調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速不等率5%，一次調(diào)頻死區(qū)轉(zhuǎn)速為±2r/min，一次調(diào)頻負荷下限為最低穩(wěn)燃負荷，上限為額定負荷[5]。一次調(diào)頻頻率-負荷修正曲線設(shè)置如下（按轉(zhuǎn)速不等率為5%，負荷最大調(diào)整幅度按±8%Pn設(shè)置）。如圖1所示。

圖1 機組一次調(diào)頻負荷與頻率曲線

2.3一次調(diào)頻邏輯優(yōu)化

進行一次調(diào)頻試驗前，對DEH一次調(diào)頻邏輯進行檢查并進行優(yōu)化，優(yōu)化后邏輯圖如圖2所示。

圖2 機組一次調(diào)頻邏輯

經(jīng)過分析一次調(diào)頻歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該機組主汽壓力波動時，對一次調(diào)頻影響很大，故在原邏輯中增加了主汽壓力對一次調(diào)頻量貢獻值，如圖2中主汽壓力回路以及F2（X）所示。

2.4一次調(diào)頻參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化

在進行一次調(diào)頻前，對機組DEH側(cè)一次調(diào)頻邏輯中調(diào)頻負荷函數(shù)和調(diào)頻流量函數(shù)進行參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化。

（1）DEH中調(diào)頻負荷函數(shù)設(shè)計

根據(jù)中電荔新330MW發(fā)電機組一次調(diào)頻頻率-負荷修正曲線，對圖2中的調(diào)頻負荷函數(shù)F1(X)進行優(yōu)化設(shè)計，調(diào)頻負荷函數(shù)參數(shù)見表1。

表1 調(diào)頻負荷函數(shù)F1(X)

（2）DEH中主汽壓流量函數(shù)優(yōu)化

在進行試驗過程中發(fā)現(xiàn)主汽壓力對一次調(diào)頻影響較大，故邏輯中增加了主汽壓力對一次調(diào)頻量貢獻值，以達到理想的調(diào)頻效果，主汽壓流量函數(shù)F2(X)參數(shù)見表2。

表2 主汽壓流量函數(shù)F2(X)

3 DEH-CCS聯(lián)合一次調(diào)頻試驗結(jié)果

進行DEH-CCS聯(lián)合方式的一次調(diào)頻試驗，在DEH側(cè)分別強制汽機轉(zhuǎn)速為3000r/min→2997r/min→3000r/min→3003r/min →3000r/min、3000r/min→2992r/min →3000r/min→3008r/min →3000r/min，其對應(yīng)一次調(diào)頻修正量分別為0MW→-2.2MW →0MW→2.2MW→0MW、0MW→-13.2MW→0MW→13.2MW→0MW，測定系統(tǒng)的一次調(diào)頻響應(yīng)遲延、最大15秒內(nèi)一次調(diào)頻量、60秒內(nèi)的負荷及設(shè)定值的最大偏差等，數(shù)據(jù)記錄見表3。

結(jié)果如下：一次調(diào)頻動作后，DEH負荷響應(yīng)遲延在32秒以內(nèi)，調(diào)頻負荷在5秒內(nèi)過渡到穩(wěn)定值。從試驗情況來看，一次調(diào)頻的響應(yīng)特性基本上能滿足電網(wǎng)的要求，在60秒內(nèi)的調(diào)頻量為理論調(diào)頻量的81%～119%，調(diào)頻負荷在7～13秒內(nèi)過渡到給定值，一次調(diào)頻響應(yīng)特性較好，記錄曲線如圖3所示。

Performance Optimization and Test on Primary Frequency Modulation of Two-stage Heating Unit

The paper introduces the realization of primary frequency modulation for #1 unit of 330MW two-stage heating unit of Zhongdianlixin power. During the test, the problems of primary frequency modulation has been studied and analyzed, and the strategy of optimized performance of primary frequency modulation was therefore presented. Test and practical application shows that the performance of primary frequency modulation was improved by performance optimization and requirement of the power grid can be satisfied.

Two-stage heating; Primary frequency modulation; Speed governing droop; Frequency regulation flow functions

表3 DEH-CCS聯(lián)合控制方式下一次調(diào)頻特性測試數(shù)據(jù)

B

1003-0492(2015)03-0084-03

TP273