丁輝 劉嘉利

摘?要：發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻是汽輪機(jī)組的一個(gè)基本特性，隨著電網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔能源的占比增加，電網(wǎng)內(nèi)火電機(jī)組的一次調(diào)頻特性就顯得更加重要。評(píng)價(jià)一次調(diào)頻性能的技術(shù)指標(biāo)還有快速性、穩(wěn)定時(shí)間等，這些技術(shù)指標(biāo)對(duì)機(jī)組和電網(wǎng)的穩(wěn)定也是至關(guān)重要的，在大擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，雖然協(xié)調(diào)控制對(duì)機(jī)組一次調(diào)頻性能有重要作用，但汽輪機(jī)做功能力對(duì)機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)有著決定性的影響。

關(guān)鍵詞：一次調(diào)頻;大擾動(dòng);汽輪機(jī)做功

1 概述

鄒縣電廠八號(hào)機(jī)組容量為1000MW，鍋爐為自然循環(huán)直流爐，制粉系統(tǒng)為正壓直吹給粉，DCS、DEH控制系統(tǒng)分別為艾默生和日立公司生產(chǎn)的EHG和ETS一體化的H-5000M系統(tǒng)。本機(jī)組的CCS（協(xié)調(diào)控制）為：汽機(jī)主控設(shè)計(jì)在DEH系統(tǒng)中，負(fù)荷控制由DEH來(lái)實(shí)現(xiàn)，DCS給DEH提供負(fù)荷設(shè)定值;DCS系統(tǒng)內(nèi)CCS主要控制主汽壓力自動(dòng)，并控制爐側(cè)水、風(fēng)等各參數(shù)。當(dāng)CCS投入鍋爐主控，DEH投入遠(yuǎn)方負(fù)荷控制后，此方式為CCS控制方式，此時(shí)DEH接收DCS協(xié)調(diào)控制的負(fù)荷指令（負(fù)荷指令出現(xiàn)一次調(diào)頻時(shí)直接疊加一次調(diào)頻量）。

CCS內(nèi)的一次調(diào)頻補(bǔ)償邏輯當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作后，CCS根據(jù)電網(wǎng)頻率信號(hào)，經(jīng)過(guò)死區(qū)處理后得出的一次調(diào)頻負(fù)荷，疊加到協(xié)調(diào)控制回路的主調(diào)節(jié)器上，補(bǔ)償汽機(jī)負(fù)荷變化對(duì)鍋爐的影響。

2 修前一次調(diào)頻擾動(dòng)情況

2.1 機(jī)組檢修前主要問(wèn)題

#8機(jī)組修前性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)出力受限。修前高壓調(diào)節(jié)級(jí)后壓力取樣管斷裂，同時(shí)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)子及隔板上存在大量沉積物。通過(guò)修后技術(shù)分析八號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)出力受限的主要原因?yàn)楦邏恨D(zhuǎn)子及隔板上存在大量沉積物。

2.2 修前主要數(shù)據(jù)分析

由修前大擾動(dòng)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和負(fù)荷703MW 轉(zhuǎn)速差為-6r/min時(shí)（見下表）試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，在各負(fù)荷段汽機(jī)主控到100%即調(diào)門全開時(shí)，由于燃燒的遲滯性，蓄熱利用后，鍋爐的后續(xù)燃料主控的升高，并不能使汽輪機(jī)在60s內(nèi)達(dá)到出力要求。

3 修后一次調(diào)頻擾動(dòng)情況

3.1 修后試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

機(jī)組熱態(tài)試驗(yàn)在CCS方式下進(jìn)行，分別通過(guò)改變頻差進(jìn)行增減負(fù)荷試驗(yàn)。由記錄的數(shù)據(jù)和曲線可知：在各項(xiàng)試驗(yàn)中，一次調(diào)頻動(dòng)作快速，響應(yīng)滯后時(shí)間滿足小于3s要求，12次試驗(yàn)中有11次負(fù)荷都可于15s內(nèi)達(dá)到調(diào)整要求，且機(jī)組各主要參數(shù)穩(wěn)定，汽輪機(jī)出力響應(yīng)快速、穩(wěn)定，滿足運(yùn)行要求，從控制策略考慮爐膛負(fù)壓由于鍋爐主控變化大負(fù)壓波動(dòng)較快，投入?yún)f(xié)調(diào)控制時(shí)鍋爐主控在負(fù)荷變化大時(shí)仍有優(yōu)化空間。

3.2 汽機(jī)做功能力對(duì)比

由表1可知，在相同擾動(dòng)情況下，雖然修前控制回路動(dòng)作正常，八號(hào)機(jī)組汽機(jī)主控指令由95.3%變化到100%，CV4從40%到100%動(dòng)作，但仍不能滿足負(fù)荷變化要求。汽機(jī)做功能力差是八號(hào)機(jī)組一次調(diào)頻大擾動(dòng)試驗(yàn)不能通過(guò)省調(diào)測(cè)試的主要原因。檢修中汽機(jī)缺陷的消除，使機(jī)組在投入?yún)f(xié)調(diào)的情況下，能夠迅速響應(yīng)電網(wǎng)一次調(diào)頻需求。汽輪機(jī)可充分利用鍋爐蓄能在鍋爐主控不出現(xiàn)大幅波動(dòng)的情況下消除較小的擾動(dòng)，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，并且在較大擾動(dòng)量下，汽機(jī)調(diào)門開度仍然有充足的裕量，鍋爐主控也能保證主汽壓力和溫度變化范圍在1MPa和5℃以內(nèi)（合格指標(biāo)為主再熱汽溫度偏差±8℃，主汽壓力±1MPa），機(jī)組穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。

3.3 試驗(yàn)指標(biāo)

本次試驗(yàn)負(fù)荷指令變化率、負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間30s（≤60s）、穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)荷偏差1.2MW（≤2MW）、主汽壓力偏差1MPa（≤3MPa）、主汽溫度偏差7.9℃（≤8℃）（750MW負(fù)荷時(shí)，-6r/min頻率偏差）、爐膛負(fù)壓偏差520Pa（≤200Pa）除爐膛負(fù)壓波動(dòng)較大以外其他符合《DL/T 774-2015，火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)》要求。

靜態(tài)指標(biāo)±2r/min的死區(qū)，轉(zhuǎn)速不等率在一次調(diào)頻DCS邏輯內(nèi)設(shè)置均符合要求，機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)的延遲時(shí)間小于3s，在15s時(shí)負(fù)荷變化大于額定補(bǔ)償?shù)?5%，30s時(shí)負(fù)荷變化滿足大于額定補(bǔ)償?shù)?0%（30s基本達(dá)到穩(wěn)態(tài)值），60s時(shí)機(jī)組負(fù)荷達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，衰減率0.87（≥0.75）符合《GB/T 30370-2013，火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)及性能驗(yàn)收導(dǎo)則》相關(guān)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本次檢修后八號(hào)機(jī)組汽機(jī)做功能力明顯增強(qiáng)，一次調(diào)頻性能滿足《山東電網(wǎng)機(jī)（廠）網(wǎng)協(xié)調(diào)技術(shù)要求》（調(diào)技[2011]44號(hào)）規(guī)定。

影響一次調(diào)頻性能指標(biāo)的因素較多，例如在前期發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)出力較差時(shí)，機(jī)組負(fù)荷指令增加，通過(guò)前饋適當(dāng)提高鍋爐一次風(fēng)壓設(shè)定值及鍋爐燃料量，保證汽機(jī)快速響應(yīng)，使性能指標(biāo)得到一定改善，但控制策略的優(yōu)化不能完全消除汽輪機(jī)做功能力降低的影響，必須找到整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，有針對(duì)性的處理解決。

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