王國(guó)紅，陸登科

(徐州華潤(rùn)電力有限公司，江蘇 徐州 221142)

提高機(jī)組一次調(diào)頻響應(yīng)的運(yùn)行策略

王國(guó)紅，陸登科

(徐州華潤(rùn)電力有限公司，江蘇 徐州 221142)

為提高大容量電網(wǎng)一次調(diào)頻增負(fù)荷要求的快速響應(yīng)，通過(guò)對(duì)大容量機(jī)組廠用電負(fù)荷運(yùn)行設(shè)備統(tǒng)計(jì)、分類、分析，按照設(shè)備運(yùn)行性質(zhì)和重要程度，提出“毫秒級(jí)切部分廠用電系統(tǒng)”運(yùn)行策略，根據(jù)策略著重分析當(dāng)高壓電網(wǎng)對(duì)機(jī)組發(fā)出一次調(diào)頻增負(fù)荷指令時(shí)，“毫秒級(jí)切部分廠用電系統(tǒng)”相關(guān)裝置作出響應(yīng)，快速切除對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行無(wú)影響的旋轉(zhuǎn)容量，瞬時(shí)增加機(jī)組對(duì)電網(wǎng)輸出功率的能力，滿足電網(wǎng)一次調(diào)頻要求。通過(guò)對(duì)江蘇省內(nèi)現(xiàn)有運(yùn)行于高壓電網(wǎng)機(jī)組廠用電運(yùn)行方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，提出“毫秒級(jí)切廠用電系統(tǒng)”方案及其推廣性。

高壓電網(wǎng)；一次調(diào)頻；毫秒級(jí)切廠用電；快速響應(yīng)

1 高壓電網(wǎng)一次調(diào)頻運(yùn)行現(xiàn)狀

一直以來(lái)電網(wǎng)的一次調(diào)頻是運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻反饋回路對(duì)外界電網(wǎng)負(fù)載變化的快速調(diào)節(jié)過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)電網(wǎng)一次調(diào)頻功能以整臺(tái)機(jī)組作為控制對(duì)象。汽輪機(jī)快速響應(yīng)外界負(fù)荷、頻率的變化，鍋爐跟隨汽輪機(jī)的快速響應(yīng)，滿足汽輪機(jī)的要求。穩(wěn)定運(yùn)行的電力系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)頻率偏離目標(biāo)頻率時(shí)，發(fā)電機(jī)組通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)反應(yīng)，調(diào)整有功出力減少頻率偏差，維護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。由于電網(wǎng)中負(fù)荷快速的變動(dòng)所引起的電網(wǎng)頻率變化，需要網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行機(jī)組的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化情況，利用鍋爐的蓄能，自動(dòng)改變調(diào)門(mén)的開(kāi)度，即改變發(fā)電機(jī)的功率，使之適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的隨機(jī)變動(dòng)，來(lái)滿足電網(wǎng)因負(fù)荷變化的一次調(diào)頻過(guò)程。近幾年由于新能源的快速發(fā)展，西電東送和北電南送等區(qū)外超長(zhǎng)距離直流特高壓并入江蘇電網(wǎng)，江蘇高壓電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化。當(dāng)超高壓直流發(fā)生閉鎖切除時(shí)，電網(wǎng)將瞬時(shí)損失較大電源，電網(wǎng)頻率將發(fā)生較大偏差，而用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求卻在不斷提高，由于每個(gè)電力企業(yè)傳統(tǒng)一次調(diào)頻調(diào)節(jié)控制性能不同，對(duì)電網(wǎng)調(diào)頻響應(yīng)也不一樣，新形勢(shì)下省內(nèi)500kV電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性的問(wèn)題越來(lái)越被重視。

2 毫秒級(jí)切廠用電策略分析

為了解決區(qū)外高壓來(lái)電對(duì)現(xiàn)高壓電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)的新問(wèn)題，防止區(qū)外超高壓來(lái)電故障時(shí)影響電網(wǎng)安全運(yùn)行，必須采取強(qiáng)制措施，保證故障發(fā)生瞬間電網(wǎng)頻率在允許范圍。一方面電網(wǎng)自動(dòng)切除部分社會(huì)用電，防止電網(wǎng)拖垮，另一方面通過(guò)電網(wǎng)中運(yùn)行的大機(jī)組快速響應(yīng)調(diào)頻要求，增加機(jī)組有功出力，快速?gòu)浹a(bǔ)電網(wǎng)所缺失的電源。當(dāng)系統(tǒng)有較大電能失去，電網(wǎng)頻率發(fā)生較大偏差時(shí)，除了利用原有一次調(diào)頻系統(tǒng)調(diào)節(jié)的措施外，新增“毫秒級(jí)切廠用電”系統(tǒng)，使電網(wǎng)中大容量機(jī)組瞬間切除部分廠用電容量，可以快速向電網(wǎng)增加部分有功電能，減少電網(wǎng)頻率衰減，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全。

3 毫秒級(jí)切廠用電效果

3.1 毫秒級(jí)切負(fù)荷系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)置

毫秒級(jí)切負(fù)荷系統(tǒng)電站側(cè)按三層架構(gòu)設(shè)置：分別為切負(fù)荷控制中心站、切負(fù)荷控制子站以及終端用戶負(fù)荷控制系統(tǒng)。終端用戶負(fù)荷控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)分為三類：第一類是常規(guī)大用戶的負(fù)荷終端，第二類是燃煤電廠可中斷輔機(jī)設(shè)備負(fù)荷控制系統(tǒng)，第三類是其它電站可中斷負(fù)荷控制系統(tǒng)。

3.2 毫秒級(jí)切負(fù)荷系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)

電廠可中斷輔機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)采用主從式設(shè)計(jì)，分為控制主機(jī)和執(zhí)行從機(jī) ， 控制主機(jī)和執(zhí)行從機(jī)之間通過(guò)單模光纖進(jìn)行通信。其中控制主機(jī)采用雙套配置， 執(zhí)行從機(jī)采用單套配置，每個(gè)執(zhí)行從機(jī)能同時(shí)與雙套控制主機(jī)進(jìn)行信息通信。裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

為了防止兩套主機(jī)與從機(jī)通信中斷造成兩套主機(jī)所統(tǒng)計(jì)計(jì)算的可切量不一致，兩套主機(jī)之間進(jìn)行光纖通信，實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，當(dāng)兩套主機(jī)和從機(jī)之間的光纖通道出現(xiàn)交叉中斷造成統(tǒng)計(jì)的可切負(fù)荷量不一致時(shí)，通過(guò)取用交換數(shù)據(jù)，使得統(tǒng)計(jì)的負(fù)荷量一致，保證相同的可切負(fù)荷量上送到切負(fù)荷控制子站?？刂浦鳈C(jī)和執(zhí)行從機(jī)均按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，每個(gè)控制主機(jī)最多能擴(kuò)展12個(gè)執(zhí)行從機(jī)，每個(gè)執(zhí)行從機(jī)最多能監(jiān)控10路可中斷負(fù)荷，能跳10路負(fù)荷控制開(kāi)關(guān)。整個(gè)系統(tǒng)最大控制能力為同時(shí)監(jiān)控 12個(gè)可中斷輔機(jī)負(fù)荷開(kāi)關(guān)室，共120個(gè)可中斷負(fù)載。

圖1 裝置結(jié)構(gòu)圖

表1 可切設(shè)備統(tǒng)計(jì)表

雙套控制主機(jī)各通過(guò)一個(gè)2M 的E1電接口與上級(jí)切負(fù)荷子 站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。雙套控制主機(jī)還可通過(guò)以太網(wǎng)口，通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù) 網(wǎng)與省調(diào)D5000進(jìn)行通信，上傳電廠各個(gè)類型的可切負(fù)荷量和可切負(fù)荷總量。

3.3 毫秒級(jí)精準(zhǔn)切廠用輔機(jī)過(guò)程

毫秒級(jí)切廠用電系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)、主機(jī)單元柜、從機(jī)單元柜三大設(shè)備組成。監(jiān)控系統(tǒng)使接受電網(wǎng)調(diào)度中心指令，主機(jī)單元柜布置在網(wǎng)控室，主機(jī)柜與監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)2M通道通信傳輸聯(lián)接。在6kV開(kāi)關(guān)室布置從機(jī)單元柜，從機(jī)柜經(jīng)過(guò)光纜接受主機(jī)指令 。從機(jī)單元柜接受指令后，對(duì)可切設(shè)備發(fā)跳閘指令，切除可中斷的輔機(jī)。過(guò)程如下：①執(zhí)行從機(jī)采集計(jì)算各可中斷輔機(jī)負(fù)荷的電氣量，進(jìn)行有功功率計(jì)算；控制主機(jī)匯集各執(zhí)行從機(jī)的可切負(fù)荷量，計(jì)算電廠的可切負(fù)荷總量，把計(jì)算結(jié)果通過(guò)2M通道實(shí)時(shí)上送上級(jí)切負(fù)荷子站。在特高壓直流發(fā)生閉鎖情況下，實(shí)時(shí)接收上級(jí)子站的切負(fù)荷指令按照既定 原則切除相關(guān)負(fù)載。②控制從機(jī)設(shè)線路允切壓板，投入則該線路可切，功率計(jì)入可切負(fù)荷量；退出該線路可切，功率不計(jì)入可切負(fù)荷量。

3.4 可切設(shè)備分析

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有600WM及1000WM機(jī)組廠用電系統(tǒng)研究分析，其中輸煤、卸煤、制漿、化水、除灰、雨水等輔助系統(tǒng)在機(jī)組正常運(yùn)行短時(shí)切除10分鐘，不影響機(jī)組正常運(yùn)行，10分鐘后系統(tǒng)根據(jù)要求亦可以逐步恢復(fù)至正常運(yùn)行。以彭城電廠2臺(tái)1000MW機(jī)組為例，可切設(shè)備如表1所示。

通過(guò)以上統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)機(jī)組在輸煤、卸煤、制漿、化水、除灰、雨水等輔助系統(tǒng)全部運(yùn)行時(shí)按照一運(yùn)一備的使用原則，運(yùn)行設(shè)備按80%額定出力，實(shí)際可切容量為5624kW。

3.5 毫秒級(jí)精準(zhǔn)切廠用設(shè)備效果

我公司運(yùn)行于500kV系統(tǒng)的百萬(wàn)機(jī)組在電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)可切旋轉(zhuǎn)容量為0.55萬(wàn)kW，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行于500kV系統(tǒng)的省內(nèi)各家電廠調(diào)研，全省各發(fā)電廠可切旋轉(zhuǎn)容量為20萬(wàn)kW，按一條600萬(wàn)kW區(qū)外特高直流線路故障失電計(jì)算，全省毫秒級(jí)精準(zhǔn)切廠用設(shè)備可調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率0.033Hz，可以有效防止電網(wǎng)頻率惡化。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著各區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)不斷加強(qiáng)，長(zhǎng)距離區(qū)外來(lái)電并入省內(nèi)電網(wǎng)，外來(lái)電源穩(wěn)定性對(duì)本省電網(wǎng)的影響越來(lái)越大，加之高壓電網(wǎng)穩(wěn)定性也越來(lái)越受到重視，必須從內(nèi)外采取多重措施保護(hù)電網(wǎng)，在電網(wǎng)出現(xiàn)事故情況下盡量減少對(duì)社會(huì)供電的影響，提高電網(wǎng)供電的可靠性。在傳統(tǒng)主要依靠汽輪機(jī)完成機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷、頻率的情況下，采用“毫秒級(jí)切廠用電系統(tǒng)”配合機(jī)組一次調(diào)頻對(duì)電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效的保障了電網(wǎng)安全運(yùn)行。

TM621

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1671-0711（2017）05（上）-0099-02