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1000MW超超临界机组AGC和一次调频响应优化(1)

北极星电力网技术频道    作者:钱朝明   2012/5/31 9:20:06   

  所属频道:  火力发电    关键词:  1000MW 超超临界机组 AGC

为保障电力系统安全、优质、经济运行,也为了维护电力企业的合法权益,促进电网经营企业和并网发电厂协调发展,华东电监会发布实行了《华东区域发电厂并网运行管理实施细则》和《华东区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》,简称“两个细则”。其中对AGC和一次调频的投入率、调节指标的考核标准进行了严格的规定;而超超临界机组采用锅炉跟随协调方式,为了响应电网的2%的负荷变化率,需要将调门调节速率加快;而直流炉本身的蓄热能力差,锅炉响应滞后等条件又制约着压力和温度的稳定,从而反方向的影响机组负荷响应。如何在满足“两个细则”实施下的机组负荷响应和主汽压力和温度稳定,以及一次调频和AGC负荷响应之间反向等问题,本文提出了逻辑优化的策略和应用方案,供同类机组借鉴。

1 概述

1.1 机组概况

国华宁海发电公司B厂2×l000MW超超临界锅炉采用上海锅炉厂有限公司利用Alstom 技术生产的直流锅炉,其型式为1000MW超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、一次再热、单炉膛单切圆燃烧方式、平衡通风、全钢构架、全悬吊结构塔式锅炉;汽轮发电机组是上海电气与西门子公司合作的1000MW超超临界机组,机组采用海水冷却塔冷却;DCS采用的是西门子公司的T-3000系统。

1.2 宁海发电公司B厂AGC和一次调频概况

直流炉的受热区、蒸发区和过热区之间无固定的界限,给水经加热、蒸发和变成过热蒸汽是一次性连续完成的,工质从水变为过热蒸汽的加热流动完全靠给水泵的压力来驱动,锅炉的蒸发量不仅决定于燃料量,同时也决定于给水流量。直流炉的蓄热量小,外界负荷变化时,由于直流炉的热惯性小,其蒸汽流量能迅速变化有利于机组对电网尖峰负荷的响应,但是主汽压力波动很剧烈,这样对控制提出了很大的挑战。

从2009年底以来B厂考评结果情况来看,两台1000MW机组AGC基本满足两个细则的要求,但是在调节精度和抢负荷能力方面稍显欠缺;在调度考评一次调频、AGC指标中,一次调频效果最近在0.2左右,动作正确率在0.4左右,均未达到省调规定“机组一次调频性能月平均值应达到60%,动作正确率0.8”的基本要求。一次调频性能考核在全厂总考核电量中占相当大的比重,这就使得如何提高一次调频效果,改善一次调频性能成为亟待解决的问题。表1是2010年1月至4月两个细则模拟运行以来B厂一次调频数据表。

表1 宁海发电公司B厂一次调频数据表

从表1可以看出,2010年1月至3月一次调频都不能满足两个细则的要求,4月份是优化后的数据,基本可以满足细则的要求。

2 AGC和一次调频存在的问题

2.1 汽压变化对一次调频的回拉作用

机组一次调频性能不理想,其中一个原因是CCS侧汽机主控有主汽压力修正控制回路。表现为:一次调频满足动作条件时,DEH功率回路一次调频的比例前馈立即动作,调频指令使阀门按设计的方向进行阶跃变化,此变化引起主汽压力相应变化,压力修正回路对功率指令进行快速调节,从而拉回前期的调门快速动作的效果,导致一次调频响应缓慢和被快速拉回。

2.2 AGC负荷指令与一次调频动作方向相反问题

查看2009年12月后的一次调频考核报表,可以看出一次调频效果为0原因多数因为“实际积分电量”与“理论积分电量”方向相反。再查看机组DEH侧一次调频响应历史曲线,可以看出“实际积分电量”与“理论积分电量”方向相反主要是因为一次调频动作时刻,AGC负荷指令和一次调频动作目标方向相反。

2.3与调度数据通讯的影响

机组与调度数据通讯的精度及滞后时间、质量的好坏直接影响到调度考核计算与机组运行数据的一致性。

2009年全省电厂热工设备评估发现,部分电厂与调度通讯过程中,负荷指令信号存在较大的精度偏差,例如调度发120MW负荷指令而机组接受到的指令为125MW,致使其负荷控制始终偏离调度的目标值。

还有就是电厂与调度通讯数据滞后时间相当长, 某电厂#5、#6机组,当频差出现时机组快速地响应,而由于通讯的影响使得调度接收到的有功数据存在10s以上的滞后,对于积分电量存在不小的影响。尤其在小频差动作时积分电量总数较小,因而影响更为明显。

2.4 DCS和DEH接口有功偏差的问题

对于DCS与DEH采用硬接线通过模拟量通道传输,不可避免的会带来通道误差的影响,消除DCS-DEH通道误差对AGC的调节精度有很好的提高。

3 AGC和一次调频优化方案

3.1 CCS侧汽机主控进行逻辑优化

即汽机主控一定程度上参与压力控制,避免实际压力过度偏离压力设定。稳态工况、变负荷过程中,汽机主控参与压力控制的权重有所不同。在负荷变工况中,为了满足负荷响应的需要,汽机主控的压力控制权重有所减弱。为了保证汽机能量输出、锅炉能量输入之间的平衡,功率指令至汽机主控回路中增加了惯性环节,并且根据不同的变负荷宽度设置不同的惯性时间。当负荷变化量比较小时,采用较小的功率时延,使得机组能有效的响应功率要求,机组的整体参数由本身的蓄热来消化。该策略对于机组在小负荷AGC控制方式时的有功合格率和机组一次调频都有较好的效果。逻辑实现的示意图如图1所示。

图1 变延时逻辑图

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