文/宮曉煜

1 前言

中國的特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)正在逐漸的建設(shè)過程中，另外還有我們國家一直興起的風(fēng)能，還有太陽能等一些新能源。特高壓輸電網(wǎng)高壓直流輸電阻塞、新能源發(fā)電波動(dòng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)對(duì)電網(wǎng)頻率改變提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

火電機(jī)組一定要更深入地參與電網(wǎng)的主頻調(diào)節(jié)。如今，高壓調(diào)節(jié)閥節(jié)流被用作完成全循環(huán)汽輪機(jī)組快速負(fù)荷增加的方法。參與主頻率調(diào)制將導(dǎo)致正常操作中的大量節(jié)流損失。鑒于電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性的下降，高壓調(diào)節(jié)門的節(jié)流幅度將不可避免地增加，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性減少。所以，如何在電網(wǎng)一次調(diào)頻評(píng)估要求下最理想地降低帶來產(chǎn)生的熱量與損失這是非常重要需要去處理的狀況

2 高壓調(diào)門節(jié)流響應(yīng)一次調(diào)頻案例分析

帶全循環(huán)蒸汽入口的超超臨界機(jī)組，預(yù)留5%主汽壓節(jié)流閥響應(yīng)一次調(diào)頻，使機(jī)組具有快速升負(fù)荷能力。

本文以西門子1000 兆瓦超超臨界機(jī)組為研究對(duì)象，研究復(fù)合滑壓運(yùn)行方式通過主蒸汽壓力節(jié)流為5%，當(dāng)達(dá)到1000MW 工況的時(shí)候壓力是27．64MPa，主汽閥后壓力、主汽流量、主汽焓分別是（25.02MPa，753.85kg/s，3469，15kJ/kg。）當(dāng)額定情況下改變閘門的階躍擾動(dòng)試驗(yàn)里，高壓調(diào)節(jié)閘門經(jīng)過預(yù)留的5%節(jié)流壓降迅速全部開啟。當(dāng)圖中重要數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)反映按下面圖所示。高壓調(diào)節(jié)閥全部開啟之后，高壓缸的入汽量從開始的753.85 桶慢慢上升至788.01 千桶。因?yàn)槲挥跓崞髦虚g容積的落后反映，低壓缸流量慢慢上升。

在擾動(dòng)發(fā)生44S 時(shí)達(dá)到最大值655.65kg/s。

圖1：機(jī)組功率響應(yīng)

圖2

隨著蒸汽進(jìn)口量的增加，主蒸汽壓力逐漸降低。600S 后，主蒸汽流量先上升后下降，最后回落到初始值，從27.64 MPa 到26.38 MPa。(3)當(dāng)高壓調(diào)節(jié)閥全部開啟之后，機(jī)組功率很快增加改變到1021.9 兆瓦。因?yàn)橹械蛪焊坠β薯憫?yīng)緩慢，機(jī)組最大功率在30S 時(shí)達(dá)到1026.9 兆瓦，應(yīng)主蒸汽壓力減弱。當(dāng)60S的時(shí)候調(diào)頻檢測(cè)里，就下降至1024.5 毫瓦。高壓調(diào)節(jié)門階躍擾動(dòng)的仿真數(shù)據(jù)顯示，機(jī)組隨高壓調(diào)節(jié)門開度的增大而增大。隨著閥門開度的增大，負(fù)載逐漸增大，負(fù)載響應(yīng)速度更快。當(dāng)HV 門保持5%的節(jié)流工作的時(shí)候，全部開啟功率的最大增量是26.9MW，主頻調(diào)制的平均工作增量是60 秒內(nèi)24.9MW。按照電網(wǎng)評(píng)估規(guī)定，電網(wǎng)頻率可以誤差是0.2Hz，且網(wǎng)機(jī)組調(diào)頻設(shè)定上限不可以＜額定負(fù)荷的6%一次。如圖1所示為機(jī)組功率響應(yīng)圖。

由此可見，當(dāng)高壓調(diào)節(jié)門主汽壓節(jié)流留有5%的時(shí)候，它的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力比較難實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)評(píng)估的規(guī)定。要提升一次調(diào)頻性能，必須對(duì)滑壓工作曲線進(jìn)行修改。

當(dāng)機(jī)組正常工作時(shí)，高壓調(diào)節(jié)閥保留較大的主汽門，來響應(yīng)一次調(diào)頻。由于高壓調(diào)節(jié)閥運(yùn)用不一樣的主汽壓節(jié)流工作狀況的時(shí)候，對(duì)調(diào)節(jié)閥在額定負(fù)荷下開展全部開啟階躍響應(yīng)測(cè)試，機(jī)組功率與主汽壓力的動(dòng)態(tài)反映狀態(tài)如圖2所示。

鑒于高壓調(diào)節(jié)閥節(jié)流范圍的漸漸變大，主蒸汽壓力慢慢變大，機(jī)組增加負(fù)荷能力不斷提高。就主蒸汽壓力節(jié)流規(guī)定至12%的時(shí)候，高壓調(diào)節(jié)閥全部開啟之后機(jī)組最大功率上升到1064.5MW，當(dāng)60 秒之后就下降到1058.7MW。電網(wǎng)一次調(diào)頻最大規(guī)定是額定值的6%。不過，負(fù)載不夠。二次頻率性能的提高是以熱循環(huán)效率為代價(jià)的。按照計(jì)算數(shù)據(jù)顯示，機(jī)組正常工作時(shí)熱耗將增加20.56kJ/kg。

3 汽機(jī)調(diào)門優(yōu)化技術(shù)路線

安徽某電廠使用復(fù)合配汽方式的汽輪機(jī)，當(dāng)配額負(fù)荷下，機(jī)組效率相對(duì)比較高，不過在低負(fù)荷下，因?yàn)樗膫€(gè)高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，機(jī)組效率不高。低負(fù)荷下汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥復(fù)合分配方式的節(jié)流損失較大，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。它準(zhǔn)備增加順序閥門進(jìn)氣模式，原始復(fù)合蒸汽分配模式仍然用于單位旋轉(zhuǎn)，電網(wǎng)連接和啟動(dòng)的初始階段，來滿足要求。開始啟動(dòng)的時(shí)候的熱應(yīng)力需要在有負(fù)載之后變成為順序閥進(jìn)氣模式。為了增加順序閥門模式，首先，我們需要澄清向下閥門的開啟組合。通過搜索相關(guān)文獻(xiàn)，我們可以研究相同類型單位的運(yùn)作，開調(diào)門順序建議應(yīng)用2+4、3、1 的方法。經(jīng)與汽輪機(jī)制造廠技術(shù)工人探討，確定順序閥開方式更適合于汽輪機(jī)。在低負(fù)荷時(shí)，先打開下2和4 高壓調(diào)節(jié)門，鑒于負(fù)荷的增加，依次打開3 調(diào)節(jié)門和1 調(diào)節(jié)門。

順序閥模式組合確定之后，選取一個(gè)代表性負(fù)載點(diǎn)來改變第三個(gè)或第四個(gè)閥的開度。經(jīng)過對(duì)機(jī)組熱耗率的一系列比較與調(diào)試，找出最經(jīng)濟(jì)的開啟和滑動(dòng)壓力。曲線，且按照機(jī)組的原本情況開展了討論查找，再者選取經(jīng)濟(jì)工作方法。調(diào)節(jié)閥開度組合確定之后，向汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥（尤其是順序閥工作區(qū)的調(diào)節(jié)閥）展開流量特性試驗(yàn)。

通過對(duì)調(diào)節(jié)閥特性的分析計(jì)算，改進(jìn)了配汽功能，提升了調(diào)節(jié)閥對(duì)流量指令的準(zhǔn)確度，更加提升了調(diào)節(jié)閥的控制效果。運(yùn)用停機(jī)的時(shí)間與維護(hù)，DEH 控制邏輯的調(diào)試，然后展開整理閥門功能的工作，做到復(fù)合蒸汽分配模式和順序閥門模式之間的切換，并通過冷模擬測(cè)試檢驗(yàn)閥門順序轉(zhuǎn)換性能。開展熱態(tài)試驗(yàn)加快察看機(jī)組在順序閥方法下的工作狀況，改善閥序切換性能。

4 結(jié)語

綜上所述，一次調(diào)頻技術(shù)對(duì)于電網(wǎng)頻率快速響應(yīng)以及火電機(jī)組安全穩(wěn)定性來說都至關(guān)重要。自2016年開始，安徽電網(wǎng)在實(shí)施電力效率提升的相關(guān)考核細(xì)則后，就如何實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻技術(shù)規(guī)范化管理、提升一次調(diào)頻精度及性能指標(biāo)成為省內(nèi)火電企業(yè)的一大技術(shù)瓶頸。我們要加強(qiáng)技術(shù)突破，積極探索與實(shí)踐，創(chuàng)新理念，結(jié)合電力系統(tǒng)同步相量測(cè)量裝置端安裝同源裝置的做法，將電網(wǎng)側(cè)的頻率信號(hào)直接引入分布式控制系統(tǒng)，作為一次調(diào)頻的修正指令，完成對(duì)調(diào)頻指標(biāo)的同源校正，這樣可以不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻性能的有效優(yōu)化，還可對(duì)大擾動(dòng)工況下一次調(diào)頻指標(biāo)的提升也能起到十分積極的作用。