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      基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)

      2021-12-29 07:47:08李滿天李大安靳繼威周長(zhǎng)偉
      黑龍江電力 2021年5期
      關(guān)鍵詞:凝結(jié)水調(diào)峰調(diào)頻

      李滿天,李大安,靳繼威,周長(zhǎng)偉

      (1.中國(guó)石油集團(tuán)電能有限公司 熱電一公司,黑龍江 大慶 163314; 2.國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院,哈爾濱 150030)

      0 引 言

      中油電能熱電一公司4號(hào)發(fā)電機(jī)組于2013年10月正式并入東北電網(wǎng)運(yùn)行。為滿足2017年?yáng)|北能源監(jiān)管局頒布《東北電力輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則(試行)》基本調(diào)峰時(shí)的最小出力改為額定容量的48%的調(diào)峰要求,采用高中壓缸旁路供熱,滑壓運(yùn)行方式。該工作模式存在電網(wǎng)一次調(diào)頻和AGC考核與機(jī)組節(jié)能運(yùn)行的矛盾,為了解決這一問題,將基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)組,并進(jìn)行可行性和有效性驗(yàn)證。

      1 技術(shù)方法

      1.1 凝結(jié)水變負(fù)荷控制分析

      凝結(jié)水變負(fù)荷控制是利用凝結(jié)水泵的變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)凝結(jié)水流量控制,協(xié)助機(jī)組改變負(fù)荷,使一次調(diào)頻和AGC響應(yīng)能力得到改善,實(shí)現(xiàn)負(fù)荷大幅變化情況下的低負(fù)荷節(jié)能運(yùn)行。另外,參與深度調(diào)峰的機(jī)組,在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),要求較高的負(fù)荷變速率。針對(duì)以上問題,該控制技術(shù)通過對(duì)機(jī)組低加系統(tǒng)蓄能的瞬時(shí)利用,實(shí)現(xiàn)快速變化負(fù)荷,進(jìn)而滿足一次調(diào)頻及AGC的考核要求[1],具體控制流程如圖1所示。

      圖1 凝結(jié)水變負(fù)荷控制過程Fig.1 Variable load control process of condensate

      圖2是凝結(jié)水流量變化與負(fù)荷波動(dòng)曲線。從圖中可以看出,機(jī)組負(fù)荷的變化與凝結(jié)水流量的變化方向相反,并隨之波動(dòng),其響應(yīng)幅度、速度對(duì)于提高機(jī)組升降負(fù)荷能力起到重要作用。

      圖2 凝結(jié)水流量變化與負(fù)荷波動(dòng)Fig.2 Variation of condensate flow and load fluctuation

      將除氧器和凝汽器水位控制在安全運(yùn)行范圍內(nèi),可避免凝結(jié)水變負(fù)荷過程中,給除氧器、凝汽器水位控制帶來額外的擾動(dòng),保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

      1.2 機(jī)組智能實(shí)時(shí)滑壓控制技術(shù)

      智能實(shí)時(shí)滑壓控制技術(shù)是以滑壓節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù)為基礎(chǔ),滑壓控制實(shí)現(xiàn)低節(jié)流經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與參考鍋爐蓄熱水平調(diào)整滑壓控制目標(biāo)同步進(jìn)行,使鍋爐蓄熱水平在深度調(diào)峰時(shí)得到保障,有助于汽輪機(jī)的快速負(fù)荷調(diào)節(jié)。此外,輻射受熱面和對(duì)流受熱面的吸熱分配受滑壓參數(shù)的影響較大,因此,智能實(shí)時(shí)滑壓有利于提高超低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的主、再熱汽溫,解決了機(jī)組超低負(fù)荷時(shí)主、再熱蒸汽溫度偏低的問題,從而提高了機(jī)組在深度調(diào)峰運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。

      1.3 基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)

      在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行條件下,滑壓節(jié)能與電網(wǎng)AGC考核要求存在矛盾,而基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)是解決上述矛盾的有效手段之一。通過開展基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)研究,進(jìn)行高壓調(diào)節(jié)閥流量特性的重新整定,分析計(jì)算高壓調(diào)節(jié)閥重疊度和配汽曲線,通過試驗(yàn)最終確定高壓調(diào)節(jié)閥經(jīng)濟(jì)運(yùn)行閥位。研究機(jī)組滑壓參數(shù)給定的在線實(shí)時(shí)修正方法,在保障機(jī)組變工況安全穩(wěn)定性的前提下,依據(jù)機(jī)組環(huán)境參數(shù)、背壓、抽汽工況變化,基于機(jī)組調(diào)門節(jié)流狀態(tài)的跟蹤,智能修正機(jī)組主蒸汽壓力運(yùn)行參數(shù)給定。對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與升降負(fù)荷能力的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,對(duì)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)給定值進(jìn)行自動(dòng)修正,平衡AGC指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)滿足電網(wǎng)考核條件下盡可能降低調(diào)門節(jié)流損失,深入發(fā)掘機(jī)組節(jié)能運(yùn)行潛力。

      綜上所述,基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)針對(duì)不同的運(yùn)行工況,以凝結(jié)水變負(fù)荷技術(shù)為基礎(chǔ),在機(jī)組升降負(fù)荷瓶頸期發(fā)揮作用,對(duì)機(jī)組主蒸汽壓力運(yùn)行目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化,從而實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰機(jī)組變負(fù)荷能力、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化[2-3]。

      2 應(yīng)用效果分析

      為了解決熱電一公司4號(hào)發(fā)電機(jī)組在參與深度調(diào)峰時(shí),滑壓節(jié)能與電網(wǎng)AGC考核要求的根本矛盾問題,將基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)應(yīng)用于該機(jī)組,通過凝結(jié)水變負(fù)荷提高機(jī)組響應(yīng)電網(wǎng)一次調(diào)頻和AGC指令的能力,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的最優(yōu)滑壓運(yùn)行。

      該機(jī)組深度調(diào)峰采用高中壓缸旁路供熱,滑壓運(yùn)行方式。根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況,利用3臺(tái)凝結(jié)水泵的2臺(tái)變頻器,實(shí)現(xiàn)對(duì)凝結(jié)水流量的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),輔助機(jī)組升降負(fù)荷,改善一次調(diào)頻和AGC響應(yīng)能力,實(shí)現(xiàn)大幅變負(fù)荷條件下的低負(fù)荷節(jié)能運(yùn)行,各負(fù)荷下凝結(jié)水變負(fù)荷響應(yīng)結(jié)果見表1。

      表1可以看出,投入凝結(jié)水變負(fù)荷系統(tǒng)后,在不同負(fù)荷下通過降低機(jī)組的凝結(jié)水流量可以有效升高機(jī)組負(fù)荷,且凝結(jié)水流量每降低100 t/h,機(jī)組負(fù)荷大約升高1.52 MW,凝結(jié)水變負(fù)荷能力較強(qiáng)。

      表1 各負(fù)荷下凝結(jié)水變負(fù)荷響應(yīng)結(jié)果Table 1 Condensate variable load response results under each load

      在凝結(jié)水變負(fù)荷的運(yùn)行基礎(chǔ)上,深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)根據(jù)4號(hào)機(jī)組調(diào)門節(jié)流狀態(tài)的跟蹤,實(shí)時(shí)分析機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和升降負(fù)荷能力的變化,自動(dòng)修正機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)給定,協(xié)調(diào)AGC指標(biāo)與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性之間的平衡,在滿足電網(wǎng)考核條件下盡可能降低調(diào)門節(jié)流損失,結(jié)果見表2。

      表2 各負(fù)荷下智能滑壓響應(yīng)結(jié)果Table 2 Response results of intelligent sliding pressure under each load

      經(jīng)統(tǒng)計(jì),該技術(shù)的實(shí)施,可明顯減少高壓調(diào)門節(jié)流損失,使機(jī)組年平均高壓缸效率提高約1.5%。經(jīng)計(jì)算,智能滑壓應(yīng)用后,機(jī)組對(duì)應(yīng)煤耗降低0.69 g/(kW·h),經(jīng)濟(jì)效益顯著。

      4號(hào)機(jī)組超低負(fù)荷時(shí)主、再熱蒸汽溫度偏低,而滑壓參數(shù)對(duì)調(diào)整輻射受熱面和對(duì)流受熱面的吸熱分配具有重要的影響。因此,滑壓優(yōu)化控制技術(shù)還有利于提高超低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的主、再熱汽溫,從而大幅改善機(jī)組在深度調(diào)峰運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性[4-5]。

      基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù)在熱電一公司4號(hào)機(jī)組應(yīng)用后,機(jī)組在達(dá)到電網(wǎng)考核指標(biāo)的前提下實(shí)現(xiàn)了深度滑壓節(jié)能自動(dòng)控制,節(jié)流損失大幅降低,同時(shí),緩解了深度調(diào)峰期間長(zhǎng)期存在的電網(wǎng)一次調(diào)頻和AGC考核與機(jī)組節(jié)能運(yùn)行的矛盾。根據(jù)電網(wǎng)考核要求,測(cè)試機(jī)組不同轉(zhuǎn)速偏差條件下的一次調(diào)頻性能指標(biāo),測(cè)試不同負(fù)荷指令變化條件下的機(jī)組AGC指標(biāo),對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。AGC滿足電網(wǎng)考核要求,實(shí)現(xiàn)45%以上額定負(fù)荷,AGC升降負(fù)荷速率達(dá)到4.5 MW/min,最高升降負(fù)荷速率達(dá)到5.1 MW/min,較原變負(fù)荷速率提高10%以上(原變負(fù)荷速率2.0 MW/min),一次調(diào)頻合格率達(dá)80%以上。

      3 結(jié) 語

      基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化控制技術(shù),緩解了深度調(diào)峰期間存在的電網(wǎng)一次調(diào)頻和AGC考核與機(jī)組節(jié)能運(yùn)行的矛盾,是實(shí)現(xiàn)機(jī)組深度調(diào)峰的重要組成部分。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證,機(jī)組在達(dá)到電網(wǎng)考核指標(biāo)的前提下,實(shí)現(xiàn)了深度滑壓節(jié)能自動(dòng)控制,節(jié)流損失大幅降低,但調(diào)節(jié)效果方面還存在不足。因此,將隨著機(jī)組運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)變化,驗(yàn)證邏輯程序的合理性、調(diào)節(jié)參數(shù)的準(zhǔn)確性。將該項(xiàng)技術(shù)推廣到電廠生產(chǎn)運(yùn)行中,發(fā)揮最大功效。

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