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摘要：本文针对当前在火力发电厂的运行过程之中，发电单机控制模式无法保证发电厂机组运行经济化的问题进行了研究。对于火电厂之中厂级负荷控制系统运行上的不足进行了研究和讨论，针对其在系统结构、负荷优化控制上存在的问题进行了优化，希望可以为火电厂控制系统的改造和优化提供参考。
关键词：火电机组；厂级负荷；优化控制；研究应用
一、厂级负荷优化控制系统介绍
1、系统概述
近些年来随着我国人民生活水平的提升和城市建设水平的逐渐提高，我国发电行业的运行 压力也逐渐增加，不断提升的用电量给火力发电等能源供给部门带来了很大的压力，同时也增加了 对于国家资源的浪费。当前，节能环保是社会发展的主流，我国实行节能环保政策的一项基本举措就是降低火力发电厂等能源消耗行业的生产管理，以便于逐渐减少和降低其在运行过程之中的能源消耗量。当前在电厂运行过程之中，由于机组运行压力过大和电机运行故障造成的电厂发电不良情况频发。因此，国家开始研究优化电厂运行方式和降低运行负荷的技术。在当前的电厂运行之中，最主要的问题就是锅炉负荷过大，运行时产生的热量极易造成系统的故障。在机组锅炉的设计之中，设计人员在锅炉内部会设置用于防止炉内因对流而产生过热的措施，在我国现阶段所使用的机组锅炉之中，过热防治措施主要是用燃水比和喷水降温来发挥防热的作用。 当锅炉内壁的温度过高时，布置在锅炉内壁的低温再热器会发挥作用，同时，锅炉内的平行烟气挡板可以防治锅炉内因为烟气热对流而造成受热面的超温，为防止低温再热器在高温之下长时间工作而产生故障，一般会在低温再热器的出口管道上布置事故喷水器来对再热器进行降温，以防治再热器发生故障。监控设备和控制设备的分离使得调控措施不及时，无法提升调整的速度，因此，未来在控制系统的优化之中，技术人员需要对控制系统进行运行和控制效率的优化。
厂级负荷优化控制系统被称作AGC控制模式，相比较于传统的发电机组控制模式，该控制系统可以实现在保证电厂运行的经济型的同时降低运行负荷，减少在电厂运营之中发电机组的负荷和对资源的使用量，优化发电系统。随着我国节能发电政策的出台，发电厂逐渐开始在电网运行的过程之中应用AGC模式，虽然产生了较好的节点效果，但是在其运行过程之中，由于其系统的基于机组煤耗曲线的优化分配策略所存在的问题，造成了系统无法发挥最大的调整作用，限制了AGC模式对于电厂运行的优化。在未来的发展过程之中，技术人员应该注意综合考虑电厂发电的煤耗情况、负荷调整等问题，以便于对发电机组运行进行更好的优化。
2、系统架构
在系统的设计和研究领域之中，许多研究学者对于电厂的运行经济优化策略进行了研究，将AGC控制系统融入了发电厂的厂级监控系统之中，将监控系统的计算机硬件同时加入厂级负荷优化系统架构之中，提升管理系统的运行效率。但是，两种系统在结构上都较为复杂，无法满足在运行之中安全性、可靠性和实时性的要求，因此还需要进行优化。
在系统的优化过程之中技术人员提出了另一种方案。将部分发电厂之中的远动设备之中的一些元件纳入负荷分配之中，从而实现厂级负荷控制优化系统的运行。这一改善方法在不改变监控系统通信方式的同时保留着原有AGC模式运行安全可靠的优点，但是，通信系统的通信能力和信息存储能力受到了限制，无法实现在原有的监控系统之中复杂的算法运算过程，无法进行对电厂信息的集成操作，运行效率较差。
在本文所介绍的系统之中，研究人员综合了以上两种系统架构方案的优点，进而设计研究出了这种智能化、集成化的负荷优化控制系统，该系统具有机组分布式控制、监控系统以及与技术人员进行数据交互和控制的功能，在实际使用过程之中可以作为电厂生产运行过程之中的核心控制系统，可以在运行期间对机组进行实时且全面的监控以及优化，实现电厂的经济高效运行。在系统的控制结构之中，控制装置是由电厂的技术管理人员从核心控制设备处进行发出，其指令被优化控制组件的控制器接受之后可以完成对电机的调整，优化机组的负荷运行情况，在实际使用之中的优点如下;
（1）在架构上可以无缝嵌入当前我国的电厂基本控制系统之中，可以有效利用原先的计算机设备和网络链接，实现高效的系统管理，AGC模式运行和监控系统也不会相互干扰；
（2）系统的逻辑控制器为专业电力系统控制元件，在精度和运行上都满足电力系统要求，安全性和控制质量有所保证；
（3）控制系统采用冗余方式运行，当主控制系统出现不良运行情况之时，待机的冗余控制器就可以进行后续控制，防治运行出现问题；
（4）控制系统和监控系统的融合使得电机控制过程的性能得到了提高，计算机技术的加入增加了系统的信息密度，满足了当前管理系统的安全性和信息性要求。
二、控制系统的控制模式
厂级负荷优化控制系统当采用全厂综合协调优化控制模式时， 自动闭锁单机控制功能， 以电网调度下发的全厂有功功率目标值作为全厂有功功率的目标值， 以电网调度下发的各机组有功功率目标值作为该机组有功功率的指导值。其控制模式如下：
开关 K1， 电厂/调度； 开关 K2， 厂级 AGC 投入/退出； 开关 K3， 机组/厂级； 开关K4， 单机/厂级； 开关 K5， AGC 投入/退出。开关 K5 用于控制 DCS 侧 AGC 的投入与退出， 由机组值班员进行切换， 当 K5 切换到 “AGC退出” 模式时， 该机组不接受 AGC 控制， 负荷由DCS 操作人员手动给出 。 开关 K1~K4 用于 4 种AGC 模式的切换。
模式 1（单机 AGC 遥调）： 开关 K4 切换到 “单机” 模式， 该方式下机组负荷指令由电网调度EMS 系统直接给出。
模式 2（电厂机组控制）： 开关 K4 切换到 “厂级” 模式， 同时各机组开关 K3 切换到 “机组”模式， 该方式下机组负荷指令从厂级 AGC 监控后台上由值长手动给出。
模式 3（电厂厂级控制）： 在模式 2 的基础上至少有 1 台机组开关 K3 切换到 “厂级” 模式， 然后将开关 K2 切换到 “厂级 AGC 投入” 模式， 该方式下厂级负荷指令从厂级 AGC 监控后台上由值长手动给出， 通过选择的优化分配算法按照指定的约束， 自动计算各机组负荷指令。
模式 4（调度厂级控制）： 在模式 3 的基础上，将开关 K1 切换到 “调度” 模式， 此时全厂总负荷指令由电网调度 EMS 给出， 通过选择的优化分配算法按照指定的约束， 自动计算各机组负荷指令。
三、结语
厂级负荷优化控制系统除了可以根据机组能耗、 排放特性进行负荷优化分配外， 还可实现故障情况下的负荷应急控制， 如在某台机组出现辅机故障或主燃料跳闸时， 厂级负荷优化控制系统可以在保证全厂最大出力前提下， 提高其余机组的负荷， 尽量弥补故障机组功率缺额对电网的影响。
参考文献
[1]郝润田，刘彦丰，高建强. 机组间在线负荷优化模型及其应用[J]. 汽轮机技术 ，2008，50（1）：62－64.
[2]黄国和，张晓萱，徐鸿. 电厂负荷分配与配煤优化耦合模型的研究[J]. 华东电力，2009，37（7）：1202－1206.
[3]万文军，周克毅，胥建群 ，等. 动态系统实现火电厂机组负荷优化分配[J]. 中国电机工程学报，2005，25（2）：125－129．
论文作者:李吉明
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/5
标签：厂级论文; 机组论文; 负荷论文; 电厂论文; 模式论文; 控制系统论文; 系统论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;