火电厂一次调频功能的研究与应用

火电厂一次调频功能的研究与应用

王杰

大唐渭南热电有限公司  陕西省渭南市  714000

摘要：大电网运行中，电力系统一次调频具有重要应用价值。为促进火电厂中一次调频功能科学应用，本文针对火电厂电力系统一次调频功能进行研究，并且重点探讨其应用要点。

关键词：火电；一次调频；发电机组；应用功能

前言：大电网运行中一次调频功能具有重要作用，电网公司针对此方面制定规范考核管理要求。应积极优化发电机组一次调频控制系统应用，全面了解系统功能，完善考核管理，实施动态化管理，科学设置一次调频核心参数，促进调频控制技术应用和管理完善。

1火电厂电力系统一次调频功能分析

火力发电是重要发电方法，在应用此种发电方法时电力系统一次调频功能具有显著的应用优势，一次调频功能的主要优势是实时性，快速性，投入机组一次调频可有效提高系统频率稳定性，促进电网系统自动调度发电和稳定运行，以及提高电能质量。适应当前复杂结构和大容量电网使用需求，同时可适应电网用户多样化结构。电力系统一旦突发大规模有功缺额，利用发电机组一次调频功能可促进电网频率从波动状态迅速进入稳定状态，缩小频率偏差。利用此种功能可显著提高动态运行中电网频率稳定性。通过一次调频性能规范考核管理，提高并网发电机组应用中自身一次调频效能，对于促进火电厂系统高质量运行具有重要意义[1]。

2一次调频功能应用监控重点

在火电厂电网系统运行中，一次调频控制技术具有重要的应用价值和显著应用效果。在电力生产中，发电机组具有一次调频的基本功能，在该技术发展初期，电力系统使用液压调节系统，机组自身具有一次调频功能，在应用此种功能时，主要是利用机械液压控制系统做出及时响应，根据电网频率偏差情况开展一次调频操作。在此时期，无法进行人工操作进行系统调节。电子技术、测量技术等逐渐成熟后，有短暂的历史时期模拟电液调节采用电、液并存模式。此时期技术采用电信号测速探头，利用电液转换装置对油压信号进行有效控制，从而控制调速系统。1990年左右，原动机开始采用数字控制技术进行系统控制，此时期可由工程运行人员继续进行随意组态管理机组一次调频，支持随意投入、退出，技术应用灵活度更高，与此同时要求进行更科学完善的一次调频功能管理质控[2]。

现代发电机组一次调频应用中，需要兼顾控制对象的静态与动态双重特性，为了达到一次调频考核要求，应积极优化控制系统，与此同时应避免通过过度缩小发电机组调差系数的方法进行控制系统优化。在应用一次调频功能时，应深入分析系统，对控制对象进行时变特性分析与随机过程特征分析，在规范执行一次调频考核管理要求同时，还应具体问题具体分析。

3一次调频主要应用方法

3.1调差系数设置

在发电机组应用中，需要对其调差系数即速度不等率进行科学设置，调差系数的主要作用是表达发电机组有功功率、电网频率等，该参数具有重要价值，发电机组静态特性取决于该参数设置。在描述调差系数时通常采用δ或R加以描述。在应用一次调频控制时，应保证调差系数在合理范围内，系数过小将导致机组并列运行时运行状态不稳定。液压调节系统中调差系数属于发电机组同调速系统基础特性，通常无法进行人工更改。但是在数字电液调节系统使用中，基本丧失了此基础特性，在实际应用中采用数字计算机技术中控制回路技术进行功率补偿，调整频率特性。

调差系数可根据实际系统运行需要进行灵活设置，这是因为调差系数自身具有随意设置的基本特点。电力系统应用中，逐渐提高了调频性能要求。部分机组在运行管理中，为了适应考核要求，过度减小发电机组小转速偏差侧调差系数，从而保证单台机组运行中可提高一次调频初期响应速度，进而引起机组压力严重不稳定的运行故障。产生较大机组压力波动显示，在机组正常运行中，通过蓄热能力进行机组一次调频功能难以实现，较易影响机组长期运行安全。结合经典控制理论可知，盲目改变调差系数可能引起一次调频控制回路超调，进而消极影响电力系统频率，严重时引起局部机电振荡故障。

3.2调频死区管理

部分国家未设置发电机组一次调频控制回路死区，一旦发电机组冲转速率接近每分钟3000转，即通过一次调频回路调节转速，与此同时普遍产生负荷全程范围中一次调频影响。为适应国内电力技术发展实际，并网发电机组中，针对一次调频控制回路设置±2 r/min（0.034 Hz）死区。在设置调频死区时需要考虑多方面因素，其中包括电网容量、发电机组自动化程度、调整机构机械性能、测量转速或频率的精度、电能频率指标要求等。通常情况下，一次调频死区要求与电网容量呈负相关。基于此种原因，在电网容量持续增大过程中，一次调频死区持续缩小，与此同时发电机组一次调频控制系统必须具有全方位优越性能。

3.3调频幅度管理

在实际应用中，机组自动化程度以及机组所用设备性能等因素对调频幅度产生一定限制，同时为促进机组安全参与一次调频，也应将调频幅度控制在一定范围内。在液压式调节系统早期使用中，对于此方面并无严格限制。日本发电机组引进后，也未对调频控制回路进行调频限制，其主要影响因素是日本机组自动化水平问题。在设定调频幅度时，应具体分析机组容量规格、机组形式，此外还需要考虑电网频率偏差最大允许值。通常情况下水电机组无限幅必要性，但是火电厂所用火电机组通常具有较小容量，导致其具有较大的调频相对幅值，因此在实际使用中，火电机组通常设置调频幅度为（6~10）%。在实际应用时，为促进机组安全运行，降低机组使用风险，应科学设置调频上限。此种设置一方面有利于预防锅炉主汽压力超限，另一方面将增加系统超速风险。因此应当合理放宽下限限值，协调两方面需求，促进系统安全稳定运行。

3.4投入和获取信号及

在火力发电机组运行中，通常控制组态内部设有一次调频投切开关2个，分别为CCS侧和DEH侧。因为存在此种结构，导致机组一次调频在获取投入信号时较易发生混乱，影响其形成和应用统一的逻辑关系。为提高信号获取应用科学性和稳定性，形成获取一次调频投入信号的一致性规律，促进系统在科学逻辑下运行，必须对机组一次调频本质进行客观认知。此类机组一次调频在本质上是基于机组蓄热对电网频率变化进行迅速响应，从而对电网有功缺额进行迅速弥补。基于此种背景，机组一次调频操作周期中核心运行基础是DEH校正阀门开度。在此种运行机制下，实施一次调频控制周期中，DEH侧投入一次调频直接影响发电机组在运行中发挥一次调频作用的可行性和运行质量。假设机组的CCS控制回路切除发生故障，CCS侧的一次调频功能首次影响随之消失，发电机组DEH侧一次调频如果此时仍然发挥作用，则机组系统调频作用仍可正常实现。为达到此种效果，促进发电机组一次调频投入与否的信号规范获取和使用，同时还需要保证该信号真实反映发电机组一次调频控制功能的实质，在实际工作中，应该更加科学完善的逻辑关系，有效对发电机组一次调频投入信号进行采集接收和获取，然后将信号向电网调度机构进行有效传输[3]。

结论：综上所述，当前一次调频控制主要采用数字控制模式，在一次调频应用中需要符合严格考核系统要求。在应用数字控制技术进行一次调频控制过程中，应在实施静态特性分析的基础上进行深入动态分析，了解一次调频随机特性，优化系统管理，在应用中科学设置系统相关参数，促进精细化和科学性一次调频控制管理，促进火电厂电力系统安全、稳定运行。

参考文献：

[1]王俊贵,张继光,毛伟峰.火电机组一次调频性能优化与EH油管振动综合治理的研究[J].电站系统工程,2022,38(03):53-56+60.

[2]何林轩,李文艳.飞轮储能辅助火电机组一次调频过程仿真分析[J].储能科学与技术,2021,10(05):1679-1686.

[3]陈赛男.火电厂300MW机组一次调频系统设计与应用[J].科学技术创新,2020(05):195-196.