1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻響應(yīng)改進(jìn)探討

王紅

摘 要：在節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸拓展的背景下，利用1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻成為大眾關(guān)注的熱點之一。在這一背景下，本文介紹了某1000MW超超臨界機(jī)組概況，結(jié)合1000MW超超臨界機(jī)組AGC、一次調(diào)頻相應(yīng)改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)及運行現(xiàn)狀，從AGC負(fù)荷反饋和負(fù)荷指令信號校準(zhǔn)、規(guī)范調(diào)節(jié)負(fù)荷變化率設(shè)定值、調(diào)節(jié)主汽壓穩(wěn)定平衡、修正機(jī)組滑壓曲線等方面，對1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻改進(jìn)進(jìn)行了簡單的分析。

關(guān)鍵詞：1000MW;超超臨界機(jī)組;AGC;一次調(diào)頻響應(yīng)

中圖分類號：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0151-02

0 引言

在1000MW超超臨界機(jī)組運行過程中，由于自動發(fā)電量控制AGC方式特有缺陷，導(dǎo)致其頻繁發(fā)生協(xié)調(diào)系統(tǒng)大延時、負(fù)荷響應(yīng)慢等問題。針對這一問題，利用前饋超前響應(yīng)的方式，有望對機(jī)組協(xié)調(diào)協(xié)同及其子系統(tǒng)控制邏輯、參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，有望解決主汽壓力、鍋爐過熱等參數(shù)跟隨緩慢問題。據(jù)此，對1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻響應(yīng)方式進(jìn)行優(yōu)化分析非常必要。

1 1000MW超超臨界機(jī)組概況

某廠2號機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠DG3024/28.25-Ⅱ，該機(jī)組鍋爐主要采用一次中間再熱模式。其主要包括超超臨界單爐膛π型直流爐、上海汽輪廠N1000-26.25/600/600超超臨界凝汽式機(jī)組兩個模塊。其中超超臨界單爐膛π型直流爐為對沖燃燒模式，DCS與DEH為一體化設(shè)計的國產(chǎn)maxDNA系統(tǒng)。

2 1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻響應(yīng)改進(jìn)思路

2.1 1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻運行現(xiàn)狀

（1）在該廠2號機(jī)組鍋爐運行期間，由于機(jī)組經(jīng)常發(fā)生斷煤，且煤熱值和負(fù)荷不匹配。再加上輔機(jī)發(fā)生故障缺陷頻率較高，導(dǎo)致2號機(jī)組鍋爐投用AGC較少。（2）由于AGC指令和機(jī)組負(fù)荷測點不匹配、AGC速率設(shè)定及精度不準(zhǔn)確、沒有依據(jù)規(guī)定要求開展AGC性能試驗，導(dǎo)致2號機(jī)組鍋爐AGC投運精度、速率不高。（3）由于現(xiàn)階段該廠區(qū)2號機(jī)組補氣閥沒有正常運行。再加上節(jié)能模式下一次調(diào)頻動作量設(shè)定失誤，導(dǎo)致該廠區(qū)2號機(jī)組鍋爐一次調(diào)頻響應(yīng)速度及動作量與標(biāo)準(zhǔn)值差距較大。

2.2 1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)

（1）根據(jù)江蘇省國家電網(wǎng)兩個最新辦法的相關(guān)要求，國家電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)能量管理系統(tǒng)（EMS）為全部在運AGC機(jī)組調(diào)節(jié)速率主要測定測定標(biāo)準(zhǔn)。即全部在運AGC機(jī)組調(diào)節(jié)速率應(yīng)達(dá)到額定容量的1.50/min。在每低于額定容量0.10%/min后，可以5/kW為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行考核。同時國家電網(wǎng)EMS系統(tǒng)，還可進(jìn)行AGC的調(diào)節(jié)精度的控制。即控制機(jī)組鍋爐AGC平均調(diào)節(jié)精度達(dá)到額定容量的0.50%左右。而對于達(dá)不到要求的運行機(jī)組，可依據(jù)每超出0.10%額定容量/d*wkW，進(jìn)行考核。隨后可利用調(diào)節(jié)速率因子，將AGC機(jī)組的速率進(jìn)行合理劃分。從可容忍區(qū)間、懲罰區(qū)間、獎勵區(qū)間、標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間等層次進(jìn)行優(yōu)化分析，以加強1000MW超超臨界機(jī)組AGC速率、精度間聯(lián)系，實現(xiàn)AGC速率和AGC精度相掛鉤。（2）依據(jù)國家電網(wǎng)規(guī)定的1000MW超超臨界機(jī)組AGC一次調(diào)頻要求。即1000MW超超臨界機(jī)組一次調(diào)頻事故實測動作量應(yīng)在其額定容量的6%以上，且1000MW超超臨界機(jī)組一次調(diào)頻測試動作量應(yīng)在其額定容量的3.0%以上。同時1000MW超超臨界機(jī)組一次調(diào)頻響應(yīng)指數(shù)在0-15s、0-30s、0-45s的區(qū)間內(nèi)，應(yīng)分別達(dá)到0.40、0.60、0.70。對于無法達(dá)到要求的1000MW超超臨界機(jī)組，可依據(jù)每低于0.05/d*wkW，進(jìn)行考核[1]。

3 1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻響應(yīng)改進(jìn)思路

3.1 AGC負(fù)荷反饋和負(fù)荷指令信號校準(zhǔn)措施

（1）保證機(jī)組接收的負(fù)荷指令與電網(wǎng)調(diào)度指令的一致性是1000MW超超臨界機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)速率提升的首要調(diào)節(jié)。因此，在1000MW超超臨界機(jī)組AGC參數(shù)優(yōu)化設(shè)置過程中，電廠熱工控制人員可以AGC負(fù)荷指令信號校準(zhǔn)為重要工作，首先在1000MW超超臨界機(jī)組AGC系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)微波，將電網(wǎng)調(diào)度EMS系統(tǒng)傳輸?shù)诫姀S側(cè)遠(yuǎn)動RTU。隨后以電廠側(cè)遠(yuǎn)動RTU為傳輸中介，利用硬接線方式，將信號傳輸至1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)。同時考慮到上述信號傳輸距離較遠(yuǎn)且傳輸節(jié)點較復(fù)雜，為避免長距離傳輸階段指令信號出現(xiàn)偏差，電廠熱工控制人員可以RTU與DCS系統(tǒng)間傳輸電纜為考核要點，在保證電纜屏蔽性能一定的基礎(chǔ)上，對1000MW超超臨界機(jī)組AGC進(jìn)行離線調(diào)試[2]。（2）具體1000MW超超臨界機(jī)組AGC離線調(diào)試工作主要是在AGC閉環(huán)聯(lián)調(diào)前，針對電網(wǎng)調(diào)度EMS系統(tǒng)與電廠側(cè)遠(yuǎn)動RTU、1000MW超超臨界機(jī)組AGC接口裝置與DCS系統(tǒng)之間，進(jìn)行AGC信號調(diào)試，以保證上述系統(tǒng)間指令信號的穩(wěn)定、準(zhǔn)確傳輸。需要注意的是，在調(diào)度負(fù)荷指令期間，電廠熱工控制人員可以電網(wǎng)調(diào)度EMS主機(jī)發(fā)出的機(jī)組期望出力指令值作為調(diào)度負(fù)荷指令，控制實際調(diào)度負(fù)荷質(zhì)量與調(diào)度負(fù)荷質(zhì)量期望值間偏差在1.0MW以下，保證1000MW超超臨界機(jī)組AGC調(diào)節(jié)精度。（3）依據(jù)江蘇省電力調(diào)度自動化處提出的新版發(fā)電企業(yè)考核辦法，電廠可以1000MW超超臨界機(jī)組實際出力偏差，即電廠DCS中的實際出力與省調(diào)EMS中實際出力的差值為標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合AGC負(fù)荷指令偏差特點，控制電廠DCS中的AGC負(fù)荷指令與省調(diào)EMS中的AGC負(fù)荷指令的差值與實際處理偏差間差值絕對值小于1.0MW。（4）由于該廠區(qū)2號機(jī)組DCS、DEH發(fā)電機(jī)有功數(shù)據(jù)均由六個功率變送器輸出信號獲得，而電力調(diào)度EMS系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)有功數(shù)據(jù)，主要經(jīng)交流采樣裝置獲得數(shù)據(jù)上傳后獲得，兩者有功功率來源的差異，導(dǎo)致該1000MW超超臨界機(jī)組DCS、調(diào)度EMS中發(fā)電機(jī)有功數(shù)值偏差較大，進(jìn)而影響了1000MW超超臨界機(jī)組AGC性能。據(jù)此，電廠熱工控制人員可以與繼電保護(hù)專業(yè)人員合作，以現(xiàn)有自動化系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)改動最少為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行1000MW超超臨界機(jī)組AGC響應(yīng)優(yōu)化技術(shù)方案制定。

3.2 規(guī)范調(diào)節(jié)負(fù)荷變化率設(shè)定值

該廠區(qū)1000MW超超臨界機(jī)組AGC調(diào)節(jié)速率設(shè)定值大多在8.0MW左右，1000MW超超臨界機(jī)組額定容量為1000.0MW，而由于該廠區(qū)控制系統(tǒng)具有一定延遲性，以往設(shè)定速率并不能達(dá)到規(guī)定要求。據(jù)此，電廠熱工控制人員可依據(jù)1.5%額定容量/min需求，結(jié)合理論負(fù)荷設(shè)定變化率15MW/min，將實際設(shè)定值設(shè)定為13.0MW/min以上，從根本上上保證1.5%額定容量/min要求。

3.3 調(diào)整主汽壓穩(wěn)定平衡

由于1000MW超超臨界機(jī)組反饋調(diào)節(jié)為小幅度調(diào)節(jié)模式，因此，為保證整體1000MW超超臨界機(jī)組AGC控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)精確度，電廠熱工控制人員可依據(jù)該1000MW超超臨界機(jī)組以往組態(tài)邏輯模式，對AGC控制參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。即采用負(fù)荷指令前饋+PID反饋的調(diào)節(jié)方案，盡可能的將整個控制系統(tǒng)整定成開環(huán)調(diào)節(jié)方式，保證整體控制系統(tǒng)前饋控制回路參數(shù)整定精確度。同時考慮到1000MW超超臨界機(jī)組AGC指令變化復(fù)雜性較高，且1000MW超超臨界機(jī)組主汽壓、燃料、給水等各控制量波動幅度較大。為保證過熱器管道熱應(yīng)力、鍋爐水冷壁受熱一定，電廠熱工控制專業(yè)人員可以鍋爐爆管控制為要點，在常規(guī)負(fù)荷指令前饋+PID反饋的AGC調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)上，綜合采用先進(jìn)過程控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、模糊控制等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行1000MW超超臨界機(jī)組的優(yōu)化控制。在1000MW超超臨界機(jī)組AGC優(yōu)化中采用的INFIT，主要是在以往主體框架的基礎(chǔ)上，在反饋控制模塊采用先進(jìn)國際中最優(yōu)質(zhì)的控制算法，即預(yù)算控制技術(shù)。通過將預(yù)算控制技術(shù)代替以往PID控制模式，可以預(yù)先分析主蒸汽溫度、主蒸汽溫度、冷再溫度等參數(shù)被調(diào)量變化趨勢。隨后根據(jù)主蒸汽溫度、主蒸汽溫度、冷再溫度等參數(shù)被調(diào)量變化量，進(jìn)行對應(yīng)控制模式的設(shè)置，以提高1000MW超超臨界機(jī)組控制系統(tǒng)的抗干擾能力[3]。

此外，為避免響應(yīng)外界AGC指令變化時導(dǎo)致機(jī)前壓力的波動過大，電廠熱工控制人員可適當(dāng)放寬限制汽機(jī)調(diào)門動作壓力波動允許值。同時將汽機(jī)調(diào)門動作壓力壓力偏差值由1.0MPa放大到1.5MPa，以保證1000MW超超臨界機(jī)組AGC性能。

3.4 修正機(jī)組滑壓曲線

在爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制模式下，為進(jìn)一步提高1000MW超超臨界機(jī)組AGC、一次調(diào)頻響應(yīng)效率，電廠熱工控制人員可將CCS汽機(jī)主控作為負(fù)荷控制器。通過對1000MW超超臨界機(jī)組負(fù)荷指令與實際負(fù)荷進(jìn)行對比分析，可將分析結(jié)果以汽機(jī)指令輸出的方式，傳送至DEH系統(tǒng)，保證1000MW超超臨界機(jī)組調(diào)門開度控制效率。隨后由于該廠DEH系統(tǒng)可看作協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的一個調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在其正常運行過程中，通過向末級伺服卡內(nèi)DEH投入轉(zhuǎn)速/功率、最終調(diào)門輸出項目配合，可形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。此時CCS輸出的汽機(jī)指令就為功率指令;而在1000MW超超臨界機(jī)組變負(fù)荷運行中，若升負(fù)荷階段經(jīng)1000MW超超臨界機(jī)組主汽調(diào)門超過45%，則可對高壓調(diào)門曲線進(jìn)行檢查。綜合考慮經(jīng)濟(jì)型、調(diào)節(jié)特性，及時調(diào)整高壓調(diào)門滑壓曲線，保證1000MW超超臨界機(jī)組汽機(jī)高調(diào)門開度指示<40%，提高1000MW超超臨界機(jī)組一次調(diào)頻效率。

4 1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻響應(yīng)改進(jìn)效果

在1000MW超超臨界機(jī)組增加AGC模式優(yōu)化后，1000MW超超臨界機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷時，主汽壓力偏差絕對值在0.150MPa以下，1000MW超超臨界機(jī)組主汽溫和再熱汽溫偏差絕對值在1-2℃之間。且在1000MW超超臨界機(jī)組大幅度變負(fù)荷、或者受到不穩(wěn)定因素干擾時，可以保證1000MW超超臨界機(jī)組主汽壓力偏差絕對值在0.5MPa以下，1000MW超超臨界機(jī)組主汽溫偏差及再熱汽溫偏差絕對值分別在15℃、8℃以下。在這個基礎(chǔ)上，通過1000MW超超臨界機(jī)組AGC及一次調(diào)頻優(yōu)化，其現(xiàn)有參數(shù)可在1000MW超超臨界機(jī)組運行半個周期內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，從根本上降低了1000MW超超臨界機(jī)組參數(shù)反復(fù)振蕩問題發(fā)生概率。

5 結(jié)語

綜上所述，依據(jù)以上1000MW超超臨界機(jī)組AGC、一次調(diào)頻指標(biāo)考核需求，電廠熱力控制專業(yè)人員可采用國際層面先進(jìn)預(yù)測控制方式。在DEH、CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，結(jié)合1000MW超超臨界機(jī)組實際情況，對1000MW超超臨界機(jī)組一次調(diào)頻、AGC性能參數(shù)進(jìn)行改善，以保證廠區(qū)1000MW超超臨界機(jī)組AGC和一次調(diào)頻性能與標(biāo)準(zhǔn)要求相符，為電網(wǎng)穩(wěn)定運行提供保障，從而進(jìn)一步提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)、安全效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭衛(wèi)東，張育均，陳金丹，等.汽輪機(jī)蓄熱響應(yīng)AGC及一次調(diào)頻技術(shù)在1000MW機(jī)組的運用[J].電站系統(tǒng)工程，2015（5）：54-56.

[2] 尚星宇.1000MW超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用[J].寧夏電力，2016（1）：67-72.

[3] 李長春.先進(jìn)控制技術(shù)在1000MW超超臨界機(jī)組上的應(yīng)用[J].電力工程技術(shù)，2016，35（3）：5-9.