[發明專利]一種全工況燃煤機組一次調頻控制方法

有效

• 申請號: 202010121786.8
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111425273B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王禮;劉國華;揭其良;孫永斌;唐浩源;劉天宇;康瑞庭
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F01K13/02
• 分類號: F01K13/02;F01K13/00;F01D17/14;F01D15/10
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發明公開了一種全工況燃煤機組一次調頻控制方法，可用于燃煤機組實際運行過程中的一次調頻自動控制。一方面采用閉環控制方式，根據網頻偏差動態實時修正主汽壓力設定值，有效避免汽機跟隨方式下對一次調頻的反調，確保在該方式下機組的一次調頻性能同樣具備快速性和精確性；另一方面，綜合考慮機組AGC和一次調頻控制性能，采用一次調頻過程修正，整體優化一次調頻動作過程的控制性能與控制目標，有針對性的滿足電網日益嚴格的考核要求。

技術領域

本發明涉及燃煤機組自動控制技術領域，尤其是一種全工況燃煤機組一次調頻控制方法。

背景技術

近年來隨著新能源電力和風電的大規模接入，網源結構越來越復雜。為了保證電網安全，各區域電網相繼出臺了“兩個細則”，明確要求上網燃煤機組必須具備AGC和一次調頻功能，并對機組AGC和一次調頻性能進行嚴格考核。隨著技術的不斷更新與進步，各電網公司對“兩個細則”的考核要求也是逐步加強，不斷細化。如華北電網早期僅考核一次調頻動作的正確率，而最新出臺的考核細則加入了一次調頻動作后期貢獻電量的考核指標。再如東北電網不僅考核一次調頻的快速響應，更注重一次調頻的調節精度。因此，對于機組負荷控制來說，加強一次調頻動作全過程控制性能的同時，還需兼顧機組AGC的控制性能，才能更好的避免調度的考核。國內學者對AGC和一次調頻的控制技術均有針對性的研究，但綜合考慮二者性能的研究相對較少。如中國專利《一種AGC與一次調頻協調控制的電網頻率調整方法》（專利申請號CN 201410700043.0）和中國專利《火電機組一次調頻與AGC的協調控制方法》（專利申請號CN 201610461880.1），二者均考慮當AGC指令與一次調頻增減負荷不同時閉鎖機組AGC指令，這種做法雖然可短時提升機組一次調頻性能，但在如今大規模新能源電力接入背景下，由于一次調頻動作頻繁且時間較長，長時間閉鎖機組AGC指令將嚴重影響機組AGC調節性能，若綜合考慮機組AGC和一次調頻整體性能，這種方式得不償失。

另外，出于環保考核的壓力，為了增加新能源電力的接入能力，各區域電網鼓勵燃煤機組具備深度調峰的能力，同時加大深度調峰的補償力度，促使各大發電集團全面開展燃煤機組靈活性運行改造。常規的一次調頻功能是在協調控制系統基礎上實現的，即機組運行在協調控制方式，鍋爐主控通過增減燃料量保持主汽壓力穩定，汽機主控通過調節汽輪機高調門開度跟蹤機組負荷指令。當網頻波動超過死區時，一方面通過網頻折算成功率指令疊加到負荷指令設定值上，保證一次調頻動作的調整精度；另一方面則通過網頻折算成汽輪機高調門開度增量疊加到綜合閥位指令上，保證一次調頻動作的快速性。然而，機組進入深度調峰工況時，風機、磨煤機、給水泵等重要輔機多工作在臨界狀態，鍋爐主控往往不具備投入自動調節的條件。為了保證機組運行安全，燃煤機組多運行在汽機跟隨方式，即汽機主控通過調節汽輪機高調門開度快速保持主汽壓力穩定。電網對于一次調頻性能的考核并不區分機組運行的方式，且要求并網后即進行一次調頻考核，因此，研究設計適用機組不用運行方式的全工況燃煤機組一次調頻的控制方法具有特別重要的意義。協調方式下，汽輪機高調門同時完成機組負荷和一次調頻的調節功能，其調節方向是一致的，而汽機跟隨方式下，由于汽輪機高調門需要維持主汽壓力穩定，其調節方向與完成一次調頻動作的調節方向不一致，對一次調頻造成反調，這是汽機跟隨方式下一次調頻性能不佳的根本原因。因此有必要對汽機跟隨方式下燃煤機組一次調頻的控制方法進行深入研究，確保在該方式下機組的一次調頻性能同樣具備快速性和精確性。近些年眾多研究機構和電廠對一次調頻控制方法的分析研究主要集中在常規的協調控制方式下，汽機跟隨方式下的一次調頻控制方法鮮有報道。中國專利《火電機組壓控閥控方式一次調頻主汽壓力自適應優化方法》（專利申請號CN 201510608556.3），首先根據各段主汽壓力變化量與負荷變化量之間的關系,計算壓控方式的主汽壓力一次調頻量；然后根據各壓力段負荷變化量與綜合閥位開度變化量的關系,確定閥控方式的綜合閥位開度一次調頻量；最后將主汽壓力一次調頻量、綜合閥位開度一次調頻量引入到壓控閥控中,實現一次調頻功能的主汽壓力自適應控制。該控制方法通過試驗得到不同主汽壓力工況下壓力變化量與負荷變化量的對應關系，對主汽壓力設定值進行了修正，避免壓控方式下對一次調頻的反調，但這種修正是試驗工況下取得的靜態粗略修正，屬于一種前饋式的開環控制，在一定程度上可以避免壓控方式下一次調頻的反調，但仍無法達到協調方式下一次調頻的控制精度。且在實際投入使用時，實際工況不一定與試驗工況相同，使得試驗得到的靜態參數與實際控制存在一定的偏差。