（黄陵矿业煤矸石发电有限公司 陕西黄陵 727307）
摘要：为了满足电网一次调频性能和西北电网“两个细则”相关要求，提出了我厂两台300MW CFB机组一次调频系统动态、静态逻辑优化试验项目，试验结果表明：CCS侧调频输出为（转差-功率）补偿回路与DEH侧调频输出为（转差-功率-阀位）叠加回路，两侧校正指令均未进行速率限制，上述问题的存在是导致机组一次调频性能较差的主要因素；另外，一次调频积分电量同样不能满足西北电网“两个细则”要求，后经过一次调频控制策略优化，既满足了电网一次调频性能要求，又避免了“两个细则”的经济考核，值得同类型CFB机组参考借鉴。
关键词：一次调频；控制策略；速率限制；CFB机组
引言
黄陵煤矸石电厂三期为2×300MW CFB机组，其锅炉型号为DG1058/17.5-Ⅱ1，由东方锅炉(集团)股份有限公司生产，型式为单炉膛、单汽包、自然循环、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、紧身封闭置、全钢炉架悬吊方式、汽冷式高温旋风分离器、循环流化床锅炉；汽轮机型号是NZK300－16.67/538/538，由上海电气集团公司生产，型式是亚临界、单轴、双缸双排汽、一次中间再热、直接空冷凝汽式汽轮机；汽轮发电机组控制系统主要由DCS分散控制系统和DEH数字电液调节系统组成，DCS控制部分为杭州和利时系统工程股份有限公司生产的MACS V分散控制系统，应用软件版本为HolliAS—MACS V6.5.1。该分散控制系统主要包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、空冷控制系统等；DEH为ovation1（艾默生）系统，整个机组构成一体化的控制。因CFB锅炉与煤粉炉的最大区别是具有蓄热量大，热惯性强，各工况反应较煤粉炉缓慢，通过近两年的运行情况分析，机组一次调频性能指标还不能完全满足GB/T 30370-2013《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》相关指标要求，直接影响电网的调频功能；因此，依据西北电网“两个细则”（西北区域发电厂并网运行管理实施细则、西北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则）管理文件，每月调频性能受到不同程度的经济考核，所以需要开展两台机组的一次调频系统优化试验工作。
目前各电厂主要的运行工作即是将频率控制在一个很小的波动范围之内，然而不同的发电机组有着不一样的参考数据，其特征也不尽相同，机组对频率的控制要求也不一样，装机容量大的机组有较好的抗故障能力。比如，当频率差同为0.6Hz，在美国的东部电网会是一个极为危险的事件，这能够导致发电侧与负荷侧的巨大失衡，严重情况下极有可能导致电力系统频率崩溃和电压崩溃。
1 优化试验目的
依据GB/T 30370-2013《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》要求，检查黄陵煤矸石电厂三期两台机组一次调频控制系统的设计方案，优化一次调频控制策略，提高机组一次调频控制性能指标。
2017年04月18日，通过电科院完成黄陵煤矸石电厂三期两台汽轮发电机组一次调频性能试验工作，并进行数据处理、计算分析和评价。通过机组在三个不同负荷点的调频试验，检验机组参与电网一次调频特性，检验DEH及CCS控制系统实际调频能力、速度变动率、响应时间等相关指标是否满足要求。
2 机组一次调频设计和性能现状
黄陵煤矸石电厂三期两台机组采用了DEH和CCS两侧共同完成一次调频任务的设计回路；DEH和CCS侧信号均采用转差信号作为函数发生器的输入端；CCS侧调频输出为（转差-功率）补偿回路，DEH侧调频输出为（转差-功率-阀位）叠加回路，两侧校正指令均未进行速率限制；当前一次调频参数设计值均满足规程要求（转速不等率，调频幅度，调频死区）。
通过检查历史曲线对比分析，两台机组一次调频性能较差，主要导致因素为一次调频积分电量不能满足西北电网“两个细则”要求，响应特性、响应时间、稳定时间几个因素影响偏小。
2.1 实现典型一次调频系统的设计方案
1）本机组额定负荷300MW CFB机组，一次调频动作时，在DEH控制系统中采用将频差信号通过函数修正转换为阀位开度指令，然后叠加在汽轮机调速汽门指令之上，以保证一次调频的响应速度。
2)在DEH侧计算调频转速差信号，并将该信号传输至CCS控制器中，同时在CCS系统中将机组负荷指令叠加调频负荷分量，以保证在一次调频动作过程中机组负荷不产生回调。
3)收集阀门/功率特性参数，完善机组滑压运行方式下主蒸汽压力对（频差-阀位）函数的修正。
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图2 CCS侧一次调频典型设计
如图1所示，于DEH（调速）侧采取将频差信号经转速不等率设计函数输出综合阀位修正值直接叠加在汽轮机调速汽门指令处的设计方式，以提高机组参与一次调频的响应速度；
如图2所示，于CCS侧将机组实际负荷指令叠加调频负荷增量的校正回路，且CCS中的校正指令不经速率限制，以保证机组调频负荷不回调。
4）开展汽轮机调节阀扰动试验，收集阀门/功率特性参数，完善机组滑压运行方式下主蒸汽压力对（频差-阀位）函数的修正。
5）检查并确认调频函数如图3、表1（5%为参考值，通过试验确定）：
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图3 频差处理函数（上下限限幅）
机组调频死区：±2转
调频负荷函数设置（3000－系统转速），如表1所示。
3 开展一次调频试验过程
依据GB/T 30370-2013《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》要求，开展60%Pe、75%Pe、90%Pe三个负荷工况下的调频试验。试验频差产生方式为：通过工程师站手动模拟实际转差的方式完成。
表1 调频负荷函数
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（1）60%Pe工况下一次调频试验
分别进行转差±4rpm（±0.067Hz）、±6rpm（±0.1Hz）试验。
（2）75%Pe工况下一次调频试验
分别进行转差±4rpm（±0.067Hz）、±6rpm（±0.1Hz）试验和最大调频负荷试验。
（3）90%Pe工况下一次调频试验
分别进行转差±4rpm（±0.067Hz）、±6rpm（±0.1Hz）试验。
试验全部完成后，恢复所有手动模拟信号为试验前的状态原参数，机组正式投入一次调频，收集试验数据调节曲线，撰写技术报告。仅以#1机90%Pe工况下一次调频试验结果说明，如表2、图4、图5所示。
表2 270MW负荷点试验数据
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4 结论
1）由试验数据表2及图4、图5所示，机组各负荷点分别进行的±4RPM、±6RPM及最大负荷调频试验全部满足要求，调节品质全部合格。
2）机组一次调频优化后调节特性完全满足GB/T 30370-2013《火力发电机组一次调频试验及性能验收导则》、《西北区域发电厂并网运行管理实施细则》标准要求。
3）利用这种优化方法改善了机组的综合阀位和负荷的线性关系，提高了机组的调节质量，并且同时满足了机组调节快速性和稳定性。
4）既能符合电网稳定运行的条件，也保证了电厂的经济效益，实现了厂网共赢。
参考文献
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论文作者:刘彦军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：机组论文; 负荷论文; 电网论文; 控制系统论文; 黄陵论文; 煤矸石论文; 性能论文; 《电力设备》2018年第21期论文;