一次调频技术及其对协调控制系统的影响分析

一次调频技术及其对协调控制系统的影响分析

李军

（国家能源集团华北电力有限公司廊坊热电厂河北省廊坊市065000）

摘要：文章对一次调频技术的内容、重要性以及关键影响因素进行深入分析和研究，并分析一次调频技术对协调控制系统的影响，提出了相应的建议，以供参考。

关键词：一次调频技术；协调控制系统；影响

1引言

在目前我国社会用电负荷不断增加的形势下，火电厂在扩大规模以及增加机组容量和参数的同时，也在不断更新技术，采用直流炉一次调频技术来满足人们不断增加的电能质量的要求。尤其是针对电力供应中的电网频率来说，需要确保其稳定性来保证机组的安全运行。因此就要在电网频率控制要求下对发电机组负荷变化进行调节来确保电网频率的稳定性。但是应用电网频率稳定性的因素主要就是发电功率以及用电负荷两个因素，就是要确保上述两个数值相等，这就需要一次调频技术来确保二者相等来确保电网频率的稳定性。

2一次调频技术内容概括极其关键影响因素分析

2.1一次调频技术的重要性

在目前人们对电网频率以及供电质量要求不断提高的情况下，采用一次调频技术对发电厂的经济效益具有的作用主要表现在，对于火电厂的发电机组来说，一次调频是其重要功能，也就是来对电网频率的稳定性进行调节，这不仅要求严格执行一次调频技术的要求，而且要加强对一次调频技术运行的管理。

2.2一次调频技术的主要内容

一次调频就是对电网频率进行调节的一种技术，在电网频率变化时其中的控制系统就会对机组中的有功功率进行自动增加或减少来确保电网频率的稳定性。从其内容上看，其主要就是存在两个调频回路以及快速动作的一次调频回路。通过属于开环控制系统的一次调频回路来最终实现负荷的稳定，通过属于闭环控制系统的一次调频回路来进行快速动作。在对此技术进行评价时，主要是看在电网频率发生波动时，发电机组对其波动所做出动作响应的速度，通常要求此惯性环节在10s以内才能符合要求。其中的快速动作一次调频回路开环控制来说，主要就是对电机机组的负荷进行转变，保证上述机组的响应时间满足要求。而实现最终符合稳定则需要作业人员通过手动操作调节的方式来确保电机负荷满足要求的数值。

2.3火电厂一次调频控制系统的工作原理

以某火电厂中的汽轮机转速影响一次调频为例，一次调频技术主要是对系统控制系统产生影响，而且在将直流锅炉与汽轮机进行结合使用的过程中，对电网频率进行调节时需要将上述整体作为一个控制单元来调节，也就是CCS协调控制系统。在火电发电机组中主要分为炉跟机BF和炉跟机TF两种，前者具有锅炉蓄热效果，对发电机组的响应速度也较快，在目前的火电厂中应用比较广泛。

从图2.1可以看出，在发电机组负荷发生波动变化时要求汽轮机对输出的功率进行控制来满足其变化要求，具体地说就是通过直流锅炉来对主汽压进行控制来确保电网运行的稳定性。以图2.1为例，其运行中，在负荷指令N0发生变化时汽轮机的主控控制调门开度μT就会相应改变，此时其控制的蒸汽流量也会发生改变，通过控制的蒸汽流量来对发电机组的有效输出功率NE进行调节，确保与负荷功率大小进行匹配。在上述调门开度μT发生变化时会导致主汽压力PT以及锅炉燃烧率μB进行改变，来满足负荷变化的要求实现动态平衡的目的。其主要的工作原理如图2.2所示。

2.4火力发电机组一次调频关键影响因素分析

首先就是一次调频的死区。就是一次调频功能无法正常工作的转速所与额定值相差数值的大小。在目前我国的火力发电机组电网频率控制系统中，通常有固有的频率死区以及可整定的频率死区两部分组成。我国通常使用转速来对调频控制死区进行表示，而且通常要求其变化范围不能大于2r/min，也就是对应调频死区为±0.033Hz。

其次就是转速不等率。就是发电机组在确定的电网频率调节控制系统喜爱发电机组的功率从0上升到给定的额定值对应的发电机组转速变化与额定转速变化不同时，就将转速不等率定义为发电机组转速的变化量Δn与额定转速大小n0的比值。针对此转速不等率δ来说，如果要对基本负荷的发电机组进行承担就需要将此数值取的大一些。而如果对极限负荷的发电机组进行承担时，就需要取值小一些来对负荷变动的影响进行更多地分担。通常在实际中选取4~6%左右。

再次就是影响一次调频的机组负荷范围。通常对于燃煤发电厂来说，此负荷范围通常由调节器来控制，主要目的就是通过调节来确保机组负荷大小在投油助燃时最低负荷以上，而且避免由于负荷较低时减少燃煤的供应而出现锅炉熄火的问题以及避免在负荷较高时增加燃煤的供应而出现发电机组超压的问题。

最后就是一次调频机组负荷的控制范围。根据发电机组规格和型号的不同此控制范围也会有所不同，以燃煤机组来说，其CCS控制系统的主要作用就是度输入的主汽压力还有锅炉温度进行调节来对电机频率的参数进行调节，这样就可以通过增加负荷的方式来对汽机阀门进行控制，实现负荷变化波动趋紧啊的减少，通常需要控制在5%的额定负荷左右。

3一次调频技术对协调控制系统的影响分析

在进行CSS调节以及DEH单侧调节过程中的关键就是对调门开度的变化进行控制，就是通过对负荷初始设定值的改变来对协调控制系统造成影响，这就会产生定向扰动来对电网频率变化进行平衡。还是以此火电厂为例，其一次调频技术的应用对协调控制系统的影响主要表现在以下几个方面：一是一次调频技术的应用会增加调门边际压力大小，还会由于电网频率上的尖峰波动较多而对负荷以及压力都造成波动影响。二是锅炉蓄热的影响，确保调频范围满足要求来保证充足的煤量和供水量。三是调门晃动的影响，就是调门指令出现误差而进一步影响油压变化，导致控制协调系统运行的准确性。四是负荷指令变化的影响，会导致协调控制系统出现一些额外的扰动问题。

4结语

目前人们对于电网频率稳定性的要求在不断提高，这就对应用一次调频技术的火电厂提出了较高的控制要求。在对一次调频技术以及电网频率协调控制系统的原理进行研究之后，分析一次调频技术的重要参数以及对协调控制系统的应用，希望给同行提供一定的借鉴经验。

参考文献：

[1]黄天林.一次调频技术及其对协调控制系统的影响[J].低碳世界,2018.

[2]李福尚,马义河.超临界机组一次调频的控制策略与试验分析（英文）[J].山东电力技术,2016,43(3):17-20.