1000MW 机组 一次调频功能及参数优化

于清禹

天津国投津能发电有限公司 天津天津 300000

摘要：介绍火电机组一次调频系统的主要功能，根据华北电网对一次调频功能的要求，具体分析一次调频系统在单元机组控制逻辑中的逻辑实现，优化原逻辑中的参数设置，并根据优化后的新参数进行仿真。

关 键 词：火电机组；一次调频；优化；参数设置

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0引言

各机组并网运行时, 受外界负荷变化影响, 电网频率超出正常范围后, 电网中参与一次调频的各机组调速系统根据电网频率的变化自动增加或减小机组的功率, 从而达到新的平衡, 并且将电网频率的变化限制在一定的范围内, 这一过程称为一次调频。其特点是频率调整速度快, 但调整量随发电机组的不同而不同, 且调整量有限。一次调频功能是维护电网稳定的重要手段, 其主要技术指标有: 转速不等率、调频死区、调频负荷范围。一次调频转速不等率定义为: 单元机组为了并网而采用有差转速调节系统, 当机组运行且同步器在某一位置时, 有差调节系统把机组转速保持在额定值附近, 并且一个功率P 对应于一个转速n, 转速随功率的变化关系如图1 所示。

图1 转速与功率特性关系

机组功率由额定负荷变至空负荷时, 则相应转速从n2 变为n1 , 转速变化量 n 与额定转速n0 之比称为调节系统转速不等率, 其关系式为:

=(n1-n2 )/n0 100% （1）

转速不等率是反映机组调频能力的重要指标, 越大, 机组对电网的调频能力越弱, 机组运行越稳定; 越小, 机组对电网的调频能力越强, 但机组运行的稳定性越差。设置调频死区是为了防止汽轮机调节门在电网频率发生小范围内波动时引起频繁动作, 从而影响设备的安全运行。另外, 为了保持一次调频时机组的稳定和设备的安全, 还需要对调频负荷进行限幅, 防止一次调频动作时机组出现过负荷的情况。

1逻辑实现

为了保证一次调频功能的快速实现, 一次调频逻辑主要在DEH中控制, 这样可保证机组负荷对一次调频的快速响应。在调整范围内, 只要电网频率有波动, 控制逻辑就会直接作用到调整阀门, 改变汽轮机的进汽量, 增加或减少负荷以适应电网需求。其逻辑控制如图2 所示。

图2 DEH 中一次调频逻辑控制

2 参数优化

分别检查500MW、600MW、700MW、800MW、900MW、1000MW各个负荷段下稳定工况时，汽轮机高压调门稳定开度，如表1所示。

表1 不同负荷段下和调门开度对应关系表

并根据上汽厂出厂资料及DEH现有调门流量曲线逻辑绘制高调门蒸汽流量曲线如图3所示。

图3 高调门蒸汽流量曲线图

由高调门蒸汽流量与调门开度关系可知：当调门开度在35%以上时，基本没有调节空间。依据表10：不同负荷段下和调门开度对应关系表。发现我厂高调门开度绝大多数工作于40%以上。由于高调门开度绝大部分工作于40%以上。此开度下，汽轮机高调门已经没有什么上调空间。如果不能解决调门余量问题，则根本不可能保证一次调频合格率。所以对滑压曲线参数前后数值，如表2所示。

3 滑压曲线优化前后试验对比

通过SIS系统的月平均计算功能得知：参数优化前机组月度高调平均开度约为45%，如图4所示。

图4 参数优化前机组月度高调开度趋势

参数优化以后机组月度高调平均开度约为36%，如图5所示。

图5 参数优化后机组月度高调开度趋势

4 结论

通过对滑压曲线参数的优化，使机组高调的平均开度有45%降到36%，基本保证了汽轮机高调门的线性区间，同时保证了机组锅炉的蓄能，满足了一次调频的基本蓄能要求。

参考文献

[1]夏明. 超临界机组汽温控制系统设计[J]. 中国电力,2006,03:74-77.

[2]秦志明,刘吉臻,张栾英,谷俊杰. 直流炉机组简化非线性动态模型[J]. 动力工程学报,2013,12:955-961.

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