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摘要：对于受电端的区域电网来说，当网内类似节流配汽汽轮发电机组发电容量的占比非常大的时候，在节假日等时间，可要求节流配汽汽轮发电机组通过降低调节阀开度保证其一次调频能力满足相关的规定要求，减少突发低频事故的影响，保证电网正常运行。对于节流配汽汽轮机组来说，需要积极进行新型调频方式的研究，在保证特高压电网互联运行安全的条件下，使机组运行具有经济性。
关键词：节流配汽汽轮机组；一次调频；经济代价
对于节流配汽汽轮机组来说，使用调节阀大开度的运行方式会减少机组的一次调频能力。 以试验数据和变工况计算研究，得到了TC4F型汽轮机的一次调频的能力曲线，给出了满足规定一次 调频能力的滑压曲线以及调节阀开度高限曲线，结合实验结果，得到了这种机型满足规定一次调频能力要求的运行工况和调节阀以45％开度运行的时候的机组供电煤耗的差别。结果证明，通过提高主蒸汽压力，牺牲一定的经济性，能够确保节流配汽汽轮机组的一次调频能力符合标准的要求。
1、概论
正常运行的时候，区域电网有功的产生和消耗保持着动态的平衡，一起保持着电网的频率稳定。若出现功率方面的扰动，电网会出现频率波动，而发电机组一次调频功能的动作会降低电网频率波动的幅度。这几年，我国的区域电网发生了很多有功缺额造成的电网低频事件，原因大部分是由区域电网里面的大型发电机组跳闸或区域电网外面的大容量输电线路出现问题所造成的，而这个时候区域电网里面的火电机组的一次调频功能发挥得不是很好，特别是这几年投产的节流配汽超超临界汽轮 发电机组。
为了使运行的效率得到提升，西门子1000 MW超超 临界汽轮机以前的设计是2个调节阀全开运行，并配置1 个补汽阀来 适应我国电网的一次 调频的要求，但是效果不是很好，多个机组在补气阀开到一定的开度的时候，汽轮机轴系振动会剧增，使机组的运行安全受到影响。为了满足一次调频的要求，很多机组使用汽轮机调节阀节流的方法运行，用一定的经济代价来换取一定的调频能力。也有的机组使用了凝结水节流进行调频等方式，但效果不是很好，短时间内明显提升的难度非常大。
当前，随着我国特高压电网建设特别是特高压直流输电工程项目的飞速发展，作为受电端的区域电网 低频事故风险越来越大，需要网内火电机组的一次调频功能都可以很好地发挥作用。随着这几年超超临界节流配汽汽轮机的大量生产，这种机组占区域电网发电容量的比重越来越大，由于它的效率非常高，在大量 机组被调停的节假日的时候这种机组所占发电比重特别大，它的一次调频的关键作用突显。就目前的状况来看，对于节流配汽汽轮机来说，使用调节阀节流运行，用一定的经济代价换取一定的调频能力的方法还是主要的方法。
2、满足规定一次调频要求的运行参数限制
把汽轮机调节阀开度保持在45％左右运行，能够确保机组有3.6％左右的负荷调节裕量，电网频率正常波动的条件下能够满足电网对机组的调频要求，它的运行经济性和调节阀全开的时候比较仅仅是有少量降低。所以，很多节流配汽汽轮机组通过滑压优化，使很多负荷范围内汽轮机调节阀开度保持在40％~45％，以确保机组负荷响应速度的同时，得到非常高的运行效率。从实际的状况看，这样做不能确保机组的一次调频能力。
一次调频能力是机组负荷快速响应能力的综合表现，针对上汽-西门子节流配汽汽轮机组，只考虑通过汽轮机调节阀开关进行一次调频，能够把调节阀从目前开度迅速全部打开带来的负荷增量看作是机组的一次调频能力，它和当时的主蒸汽参数有关。
补汽阀参与一次调频会使机组振动超标、新型调频方式效果不是特别好的条件下，若要确保机组的一次调频能力满足规定要求，就只能使用降低汽轮机调节阀开度、加大节流损失的方法。
在图一分析结果的条件下，结合汽轮机变工况计算，能够得到任何状况下都满足6％额定负荷一次调频能力的主蒸汽压力和负荷的关系曲线，见图二。
机组运行的时候，在各负荷下主蒸汽压力不小于图二曲线对应的值，能够保证机组的一次调频符合规定要求，所以这个曲线也叫作满足6％额定负荷一次调频能力的滑压低限曲线。
TC4F型汽轮机组在运行的时候，能够通过调整主蒸汽压力，使它符合图二的要求。当环境温度与设计值不一致的时候，可以对滑压 曲线中的负荷 进行低压缸 排气压力修正，使调节阀开度保持在设定值，以保证机组的一 次调频能力。和调节阀大开度下滑压运行比较，使用上面的方法会减少机组运行的经济性[2]。
3、满足规定一次调频要求的经济代价
对于TC4F来说，它的调节阀开度不一样的时候，相同负荷下，供电煤耗差别非常大，负荷非常低的时候，这种差别非常明显。汽轮机组正常运行的时候，调节阀开度的变化从高压缸效率、 循环热效率等方面使机组运行的经济性受到作用；调节阀开度不一样的时候，一样的调节阀开度变化造成的调节阀压损变化不一样。负荷不一样的时候，一样的调节阀压损变化造成的机组煤耗变化也是不一样的。
TC4F型汽轮机组在满足规定一次 调频能力要求 的运行的时候，和它的调节阀以45％开度运行的时候的机组供电煤耗差别，其中的供电煤耗 增加的部分，可以看做是 TC4F 型汽轮机组 为满足规定一次 调频要求所付出 的经济代价：500 MW 负荷，煤耗增加3.9 g/kW•h；700 MW负荷，煤耗增加2.2 g/kW•h。对于一个TC4F汽轮机组来说，若年利用时间按50000小时、标准煤价按400元/t计算，供电煤耗每提高1g/kW•h，年增加发电成本是200万元。
所以，提高TC4F型汽轮机组的负荷率能够减少其满足规定一次调频要求所付出的经济代价。在区域电网内火电机组负荷率非常高的时候，需要提高这种机组的负荷率，在区域电网火电机组负荷率非常低的时候，需要建立一次 调频服务 电价激励机制，给满足规定一次调频要求的这种机组一些经济补偿，提高它参与一次调频的积极性，使电网可以正常运行。
结语
因为节流配汽汽轮机组补气阀投入会造成汽轮机轴系的振动，使机组的安全稳定运行受到作用，所以很多火力发电厂都把补气阀的功能进行了屏蔽。依据出厂设计的滑压曲线运行的时候，太大的调阀开度会减少这类机组的一次调频能力，于是就在机组经济运行和满足电网一次调频之间出现了冲突。本文进行的滑压运行曲线分析，使用机组滑压运行的数学模型，通过粒子群算法在滑压运行区间里的全局动态寻优，获得了满足机组一次调频能力以及滑压运行经济性的最好的平衡工况点。
参考文献：
[1]樊印龙，张宝，顾正皓，秦攀，吴文健.节流配汽汽轮机组一次调频经济代价分析[J].中国电力，2016，49（07）：86-89.
论文作者:邓林
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/1
标签：机组论文; 汽轮论文; 电网论文; 调节阀论文; 负荷论文; 汽轮机论文; 能力论文; 《电力设备》2017年第22期论文;