關於如何提高350MW超臨界機組一次調頻動作成功率 的方法探討

摘 要：本文通過對大唐林州熱電2*350MW超臨界機組提高一次調頻動作成功率所用方法為例，來對如何提高350MW超臨界機組的方法進行探討。

關鍵詞：一次調頻；350MW超臨界；合格率；死區

隨著大容量機組在電網中的比例增加及用戶對用電質量要求的提高，提高電能質量及電網頻率的控制水平，迅速消除由於電網負荷變化引起的頻率波動，保證電網頻率的穩定越來越重要。因此，電網對單元機組的一次調頻要求越來越高。單元機組對一次調頻的響應速度、一次調頻的積分電量的多少，對維持電網頻率的穩定有著重要意義。

為進一步確保電網上各單元機組一次調頻投入率和合格率，電網實施了「兩個細則」加大了對發電廠電能質量的考核。河南省電網「兩個細則」有如下要求：

1）火電機組調速系統的轉速不等率要求設置為4%—5%。

2）機組容量＞200兆瓦的電液調節型機組，遲緩率要求小於0.06%。

3）電網頻率變化達到一次調頻動作值到機組負荷開始變化所需的時間為一次調頻負荷響應滯後時間，應小於3秒。

4）一次調頻的死區要求設置不大於±2 r/min,當電網頻率變化超過機組一次調頻死區時，機組應在15秒內完全達到機組響應目標。

5）在電網頻率變化超過機組一次調頻死區的頭45秒內，機組實際出力與機組響應目標偏差的平均值應在機組額定有功出力的±3%內。

兩個細則實施初期我公司兩台機組一次調頻合格率僅有25%左右，為適應電網「兩個細則」的要求各單元機組的一次調頻參數就需要進行相應調整。本文將以大唐林州熱電有限責任公司兩台350MW直流超臨界機組為列來對提高一次調頻動作成功率的調整方法進行探討。

1 一次調頻綜述

電網頻率依靠網內所有發電機組的功率總和網內用戶使用負荷相等來實現。當上述平衡發生破壞時，就會造成網內頻率發生偏移。改偏移有正負之分，當網內功率大於用戶使用功率時，電網頻率會出現正偏差，反之電網頻率會降低。因此，電力系統的負荷調節與頻率調節的方向一致。目前絕大部發電機組均採用數字電液調節系統（DEH）和基於DCS的協調控制（CCS）來實現一次調頻功能，DEH側一次調頻是將頻差信號根據轉速不等率來對閥控總指令進行修正，而DCS側是將頻差信號根據轉速不等率來修正協調系統負荷指令，進而實現機爐側的同時響應。

2 一次調頻參數調整應用實例

本文以大唐林州熱電有限責任公司2*350MW超臨界機組對一次調頻參數調整過程為例來對如何提高機組的一次調頻合格率的方法進行詳細介紹。該350MW機組採用上海電氣電站集團首套350MW超臨界雙抽供熱機組，DCS與DEH採用和利時的MACSV5控制系統，實現了DCS與DEH的一體化功能，其中每台機組DCS使用32對冗餘控制器，DEH採用2對冗餘控制器。

一次調頻功能採用目前較為流行的功率迴路修正（CCS側）+轉速前饋（DEH側）。其中CCS側控制為閉環控制，主要是保證調頻的持續性；DEH側控制為開環控制，主要是保證調頻的快速性。

電網實施「兩個細則」考核後，兩台機組一次調頻合格率均在35%左右，遠遠低於電網要求且每月會產生大量的電量考核。通過對一次調頻動作時負荷趨勢分析發現，存在以下幾方面問題：

（1）當一次調頻動作方向正確時存在每次動作後機組負荷會發生變化但會迅速向負荷變化的反方向變化，造成在一次調頻動作期間的一次調頻積分電量為負值，不能滿足一次調頻合格要求。

（2）汽輪機閥門流量特性曲線在較為平緩，機組一次調頻動作時DEH側轉速偏差階躍動作後閥門開度變化較小，不能使機組快速響應一次調頻的變化。

（3）同步相角單元（PMU）裝置上傳至電網的動作統計與實際動作不符，存在數據通信丟包現象。

經過分析造成林州公司兩台機組一次調頻合格率低的主要原因為以上三點，為解決問題共進行以下幾方面的工作：

（1）對同步相角單元（PMU）裝置進行升級，確保PMU裝置的與電網通訊正常，數據傳輸正常，且其時鐘採用與電網公司統一的GPS時鐘，確保電網採集到的一次調頻動作信號與實際發生的時間一致，以保證一次調頻動作的正確率。

（2）為提高一次調頻的動作準確率，將電網頻率表由量程為45—55HZ更換為量程為49.5—50.5HZ的表以達到提高測量精度的目的，並將DEH中原來直接由機組轉速表計算轉速差的邏輯，更改為通過電網頻率表來計算得到轉速偏差，以此來確保機組一次調頻動作與電網發生變化的一致性。

（3）改變轉速偏差死去將原來轉速偏差由2.0更改為1.8（更改前後的一次調頻修正負荷折線函數變化如圖3所示），更改過後可使一次調頻動作時間提前且增大每次一次調頻動作時對汽輪機閥門的修正作用。

（4）對汽輪機閥門流量特性曲線進行優化，優化前後GV1、GV2、GV3、GV4折現函數如圖4所示，根據圖明顯發現在一次調頻動作時同樣的修正量可以提高閥門的實際開度變化值，從而增大機組負荷的變化量，以實現一次調頻動作時的積分電量滿足要求的目的。

（5）將一次調頻給定中轉速不等率由5調整為4，調整後將加大一次調頻動作時對負荷的修正作用，從而提高一次調頻動作時負荷變化量，以提高負荷變化量來提高一次調頻動作時積分電量正確性。

修改以上參數後一次調頻動作時負荷及調門開度變化曲線如圖3所示：

從圖中可看出經過修改後一次調頻動作時積分電量可滿足要求。目前大唐林州熱點電兩台機組一次調頻單月合格率均在85%以上。

3 結束語

通過以上參數的調整實例反映出，由於350MW直流爐相比較600MW以上直流爐和汽包爐其鍋爐蓄能較小，當一次調頻動作時往往會造成負荷變化後其積分電量不能滿足一次調頻動作合格要求，因此要降低一次調頻的動作死去，以達到加大一次調頻動作時對負荷及閥門修正變化量，且可使鍋爐提前動作以滿足一次調頻動作時的能量需求。對汽輪機調門流量特性曲線的優化進一步加強一次調頻動作時閥門開度及流量的變化量，有利於積分電量滿足要求。總之，通過本次調整試驗表明對於350MW超臨界機組在保證一次調頻動作和電網頻率變化一致性的同時，通過參數的調整提高一次調頻對負荷的修正量，並且使鍋爐動作提前以克服其蓄能小的缺點，便可保證機組一次調頻動作的合格率。

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