徐 兵，胡紹宇，張連旭

(遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179)

1 存在問題

隨著我國電力行業(yè)大力發(fā)展，對電能的產(chǎn)、供、銷進行網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)模化是電力發(fā)展的趨勢。省級電網(wǎng)調(diào)度中心不僅需要完成省內(nèi)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控，同時還需要進行省內(nèi)負荷預(yù)測、制定啟停機計劃等。任何局部出現(xiàn)問題都可能影響整個電網(wǎng)安全，所以保持電網(wǎng)正常運行，維持電網(wǎng)安全穩(wěn)定需要發(fā)、供電系統(tǒng)以及電力調(diào)度共同配合，隨用電負荷變化而協(xié)調(diào)運行。

《東北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則》和《東北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細則》規(guī)范了東北區(qū)域電力調(diào)度，保障了東北電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行，促進電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)和并網(wǎng)發(fā)電廠協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。

火電廠需要滿足“兩個細則”規(guī)定的各項考核要求，但是自動發(fā)電控制(AGC)的響應(yīng)時間考核受機組設(shè)備特性、運行工況、執(zhí)行邏輯等綜合因素影響，考核情況不理想，所以需要深入分析AGC響應(yīng)時間的考核原理與生成條件，制定新的控制策略進行優(yōu)化[2]。

2 原因分析

2.1 AGC響應(yīng)時間的考核指標

“兩個細則”中對于AGC響應(yīng)時間給出明確定義，AGC響應(yīng)時間為自AGC指令開始變化時刻起，至機組實際負荷開始變化且變化幅度超過調(diào)節(jié)死區(qū)后并在趨勢上不再返向的時刻之間的時間差。對該定義進行分析，一般對于調(diào)節(jié)死區(qū)的定義有2種[3]：①調(diào)節(jié)死區(qū)為額定負荷的1%；②調(diào)節(jié)死區(qū)為定值1 MW。以額定負荷600 MW機組為例，按照第1種定義，AGC指令開始變化后，實際負荷變化為6 MW；按照第2種定義，實際負荷變化為1 MW。實際運行機組按照第2種定義進行AGC響應(yīng)時間考核更容易實現(xiàn)。

“兩個細則”指出：AGC機組的響應(yīng)時間必須達到規(guī)定要求，達不到要求的機組，按照投入運行時段的響應(yīng)時間月合格率進行考核，機組響應(yīng)時間月合格率應(yīng)不低于98%，達不到要求按合格率缺額每個百分點每月考核額定容量×1分/萬kW[4]。其中AGC機組響應(yīng)時間合格率為(該機組當月AGC響應(yīng)時間合格次數(shù)/該機組當月AGC調(diào)節(jié)總次數(shù))×100%。

最終考核分數(shù)可以通過機組月運行系數(shù)進行修正，機組月運行系數(shù)為本月機組實際運行小時/本月日歷小時數(shù)。

“兩個細則”對于常見的幾種火電機組AGC響應(yīng)時間進行如下要求：①對于直吹式制粉系統(tǒng)，單次AGC響應(yīng)時間應(yīng)不大于60 s；②對于中儲式制粉系統(tǒng)，單次AGC響應(yīng)時間應(yīng)不大于40 s；③對于循環(huán)流化床機組和煤矸石機組，單次AGC響應(yīng)時間應(yīng)不大于60 s。

2.2 影響AGC響應(yīng)時間考核的因素

由AGC響應(yīng)時間的考核指標可知，要想減少AGC響應(yīng)時間的考核，重點要對AGC指令動作后1 min內(nèi)的實際負荷變化速度與幅度進行優(yōu)化。主要影響AGC響應(yīng)時間的因素有如下2點[5-8]。

a.壓力拉回的影響

壓力拉回的影響主要體現(xiàn)在機組進行大幅度負荷變化過程中，AGC指令呈階梯狀態(tài)連續(xù)上升或下降，由于受到煤量、一次風量等參數(shù)影響，主蒸汽壓力會偏離壓力設(shè)定值。此時為保證鍋爐側(cè)設(shè)備安全，汽輪機主控會有1路壓力偏差對應(yīng)的負荷指令增量，抑制負荷持續(xù)變化以造成壓力偏差繼續(xù)增大，該負荷指令增量會抵消掉一部分AGC負荷指令，導致汽輪機主控實際接收到的負荷指令與預(yù)期的AGC負荷指令存在偏差，進而導致實際負荷變化的幅度在1 min內(nèi)無法超過AGC響應(yīng)時間的調(diào)節(jié)死區(qū)，最終造成AGC響應(yīng)時間的考核。

b.一次調(diào)頻的影響

一次調(diào)頻對AGC響應(yīng)時間的影響主要體現(xiàn)在一次調(diào)頻優(yōu)先級要高于AGC。當一次調(diào)頻與AGC指令同時動作時，機組優(yōu)先響應(yīng)一次調(diào)頻的指令；當AGC指令與一次調(diào)頻動作方向相反時，實際負荷動作方向跟隨一次調(diào)頻動作方向，進而造成AGC響應(yīng)時間的考核。

3 解決方案

a.壓力拉回優(yōu)化

要解決壓力偏差大導致壓力拉回的問題，需要對壓力設(shè)定值進行優(yōu)化。常見機組的壓力設(shè)定值一般采用“定-滑-定”的生成方式，即當機組負荷較低時，壓力設(shè)定值為定值，此時機組處于定壓運行方式；隨著機組負荷升高，壓力設(shè)定值隨負荷升高，機組變?yōu)榛瑝哼\行方式；當機組負荷接近90%額定負荷時，壓力設(shè)定值達到額定壓力，負荷繼續(xù)增加，壓力設(shè)定值保持不變，重新回到定壓運行方式。機組常規(guī)運行的負荷區(qū)間一般處于滑壓運行方式負荷區(qū)間，一般邏輯為AGC指令經(jīng)上下限幅、速率限制后得到實際負荷指令，該指令經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換成壓力設(shè)定值,壓力設(shè)定值經(jīng)速率限制，以固定速率進行變化。優(yōu)化方案為將壓力偏差納入速率判斷中，即隨著壓力偏差越來越大，壓力設(shè)定值變化速度隨之下降；當壓力偏差大于某一定值時，壓力設(shè)定值速率降為零，壓力設(shè)定值保持不變，等待壓力偏差減小時，壓力設(shè)定值才繼續(xù)動作。

b.一次調(diào)頻優(yōu)化

由于一次調(diào)頻的優(yōu)先級高于AGC，所以一次調(diào)頻動作時，盡可能滿足一次調(diào)頻動作。優(yōu)化方案為一次調(diào)頻動作時間超過1 min后，此時一次調(diào)頻即使仍在動作，但此時電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)需要AGC介入進行調(diào)整。在此過程中，根據(jù)AGC響應(yīng)時間考核邏輯，通過短暫脈沖信號進行AGC指令的修正增量，進而實現(xiàn)一次調(diào)頻與AGC指令的解耦。以升負荷為例，用實發(fā)功率與其45 s前的值進行比較，判斷45 s內(nèi)實際負荷上升變化是否超過1 MW，同時確定機組處于升負荷工況，且持續(xù)時間已經(jīng)超過50 s。這種情況下可以判斷，本次AGC動作幅度小于響應(yīng)時間的調(diào)節(jié)死區(qū)，所以通過脈沖信號發(fā)出10 s脈沖指令，在汽輪機主控的負荷指令上增加10 s的1 MW響應(yīng)時間負荷增量。降負荷工況與升負荷工況類似。具體邏輯如圖1所示。

圖1 響應(yīng)時間負荷增量邏輯

4 結(jié)語

本文基于火電機組的運行特點，針對《東北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則》和《東北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細則》規(guī)定的關(guān)于火電機組AGC響應(yīng)時間的考核要求，通過分析影響AGC響應(yīng)時間的影響因素，提出了優(yōu)化主蒸汽壓力設(shè)定值變化速率的控制策略，解決了壓力拉回影響AGC響應(yīng)時間的問題；通過增加響應(yīng)時間負荷增量邏輯，解決了一次調(diào)頻動作后，實際負荷動作幅度在1 min內(nèi)無法超過AGC響應(yīng)時間的調(diào)節(jié)死區(qū)問題。采用新的控制策略，提高了鍋爐響應(yīng)速度，解除了影響機組安全運行的隱患。新的控制策略理念成熟，功能可靠，運行穩(wěn)定，節(jié)能減排效果明顯。