摘要：本文通过对熔盐塔式太阳能电站系统组成、启停顺序及运行方式的阐述，从控制专业的角度分析塔式熔盐电站实现APS功能的可行性，并对电站主要设备系统提出了基本控制逻辑要求，提出实现APS功能需要设置的断点要求及建议.
关键字：APS、太阳能电站、断点、逻辑
1、电站APS启动条件
根据火电机组APS设计经验，要成功实现APS功能，电站部分辅助系统必须在APS启动前已经投入，为后续APS系统中设备投入运行提供支撑，这些辅助系统通常包括：
空压机系统
辅助蒸汽系统
闭冷水系统
主机润滑油系统
发电机密封油系统
发电机气体置换系统
启动盘车系统
启动EH高压抗燃油。
上述系统是在APS投入前已经投入运行，不纳入APS启动范围。
2、塔式熔盐太阳能电站APS应用设想及分析
2.1 塔式熔盐电站工艺系统功能组初步划分：
根据工艺系统组成及运行特点，熔盐塔式太阳能电站大致可分为如下功能组：
水侧启停功能组：
1)给水泵控制功能组
2)凝结水泵控制功能组
3)抽汽给水加热器汽功能组
4)空冷系统功能组
5)汽机疏水放气系统顺控功能组
6)SGS上水功能组
7)SGS排污功能组
8)SGS外部循环泵功能组
9)SGS高压蒸汽阀功能组
盐侧启停功能组：
1)冷盐侧管道系统充盐功能组
2)吸热器充盐功能组
3)吸热器放空功能组
4)吸热器紧急压缩空气系统功能组
5)冷盐管道疏放系统功能组
6)热盐泵启停功能组
7)熔盐减温泵启停功能组
8)SGS充盐功能组
9)SGS熔盐疏放功能组
2.2 塔式熔盐电站APS应用设想
基于上述分析和以及根据当前控制系统的先进性及可靠性，塔式太阳能熔盐电站可以考虑带断点的一键启停ASP功能，但是ASP的应用工况和应用范围应有所限制。
因为塔式熔盐太阳能电站特殊的运行模式，电站第一次启动时启动的系统和设备相对较多且启动顺序冗杂，储换热区域盐侧设备的启动和SGS水侧设备的启动相对独立，顺序性和关联性不如常规电站的锅炉和汽机紧密，因此电站第一次启动不考虑采用APS启动，而采用大功能组级的启动方式相对稳妥可靠，可以对储换热区域的熔盐系统和SGS的水侧系统分别或者同时启动。
且SGS夜间运行模式时水侧循环和盐侧循环一直在运行，SGS外部循环泵、给水泵、凝结水泵、轴封、凝汽器真空系统以及熔盐减温泵等都在运行,第二天启动时候不需要对这些设备重新启动，仅根据负荷要求对这些设备进行调节升负荷即可，因此APS启动考虑从电站第二次启动开始（即从夜间运行模式转为正常运行模式开始），整个电站的启动相对简单，采用APS也更易于实现。
基于上述设想：
塔式熔盐太阳能电站APS的应用工况初步考虑如下：
电站第一次启动和SGS水侧/盐侧排空后的再启动，按照功能组级对电站设备和系统进行启动控制，此后从第二次电站的启动开始（即从夜间运行模式转为正常运行模式开始），可以考虑采用APS的方式。
电站APS的应用范围初步考虑如下：
启动范围：吸热器充盐功能组、热盐泵启动功能组、SGS启动从初始负荷至额定负荷、SGS高压蒸汽阀组功能组、抽汽给水加热器功能组、汽机系统功能组；
停机范围：汽机从任意负荷至盘车进入夜间运行模式；抽汽给水加热器功能组、高压蒸汽阀组功能组、SGS减负荷至夜间运行模式、停热盐泵功能组；
根据上述分析，冷盐泵的启停、熔盐减温泵的启停、冷盐管道充放盐程序、吸热器放盐程序不纳入APS范围。
2.3 APS总体控制思想
APS启动直到汽机额定负荷（以一个典型天为例）：
APS启动开始后，启动吸热器充盐程序并加热熔盐直到热盐进入热盐罐。待热盐罐液位和温度达到热盐泵的启动条件后，APS控制系统开始启动热盐泵功能组，SGS侧熔盐温度控制器按照SGS设备的升温速率要求逐步增加热盐泵的转速，直到产生的蒸汽能够满足汽机侧暖管、暖机要求，之后便开始按照汽机启动曲线启动汽轮发电机直到发电机并网带基本负荷。此时汽机可转为进口压力控制模式，接下来启动抽汽加热器功能组，调节热盐泵转速直至SGS达到额定负荷，汽机达到额定负荷运行。
APS停机（汽机侧到汽机盘车、熔盐侧到热盐泵停止）
正常运行工况下，汽机的停机条件是由热盐罐的液位确定，夜间运行时如果热盐罐的液位到达设定值，启动APS停机指令，控制系统逐步降低汽机负荷直至负荷降为零，之后汽机进入盘车状态。同时控制系统逐步调节热盐泵和调温泵的转速，减少进入SGS的热盐量，从而逐步减少SGS的负荷，直至汽机负荷为零进入盘车状态。SGS转入夜间运行模式。此时停止热盐泵运行，调温泵低转速运行，维持SGS盐侧循环。夜间运行模式，SGS非常低的负荷运行，以产生少量蒸汽维持汽机轴封。
异常工况下，APS停机可以从汽机任意负荷开始启动停机程序，基本过程与正常停机类似，此处不再描述。
2.4 APS硬件设置考虑
按照常规火电机组APS的配置经验，APS系统宜配制一对独立控制器，APS系统的公用逻辑和断点逻辑放置在APS控制器。各子系统、功能组、子功能组将按控制功能与过程工艺系统相结合的原则，分配到各系统的控制器中。这样保证了功能组与控制设备的紧密结合，同时实现控制的分散控制原则，提高了分散性，降低了危险程度。
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APS使用一对独立的控制器，它与各基本控制系统、子系统通过DCS控制系统高速数据链交互信息，实现无缝连接的控制。
2.5.APS启动前条件检查
基于上述分析，本工程APS启动前操作员需确认下述条件是否满足：
上述第三节中规定的启动条件是否满足；
冷盐泵是否启动且冷盐系统是否建立循环；
吸热器系统设备温度是否到达充盐要求；
管道及设备是否充盐完成；
3、储换热系统部分功能组启停控制逻辑要求及在APS中断点设置考虑
1)吸热器充盐功能组
功能组启动条件，操作员必须检查下列条件是否满足，这个操作可以作为APS启动前的断点：
•冷盐泵已启动并通过吸热器旁路建立冷盐系统稳定循环
•部分定日镜聚焦在吸热器上且吸热器预热完成，吸热器壁温达到设定值要求
•吸热器上下联箱加热完成
•所有有关的连接管道、阀门等设备加热完成
吸热器充盐程序需要操作的设备
•关闭吸热器出口疏放母管隔离阀
•打开吸热器所有放空阀
•打开吸热器所有进口充盐阀
•打开吸热器进口母管充盐阀
•关闭吸热器旁路阀
当吸热器出口缓冲罐探测到液位，同时吸热器出口放空管路温度测量信号达到设定值，说明吸热器充盐结束，此时程序自动关闭吸热器疏放阀门，逐步调节吸热器熔盐进口调节阀调节进入吸热器的熔盐量，同时镜场控制系统调节定日镜满足吸热器能量需求；
2)吸热器系统放空功能组
吸热器放空条件：
•镜场提供的能量不能满足对熔盐加热的要求（正常运行模式）
•电厂失电或者冷盐泵全部停运（保护模式）
吸热器系统放空需要顺序动作的设备
•关闭吸热器熔旁路阀
•关闭吸热器进口母管充盐阀
•打开吸热器出口疏放母管隔离阀
•根据熔盐温度判断打开熔盐下降管至冷盐罐或热盐罐的隔离阀
•打开吸热器所有疏放阀
•打开所有吸热器放空阀
对于夜间要求放空的吸热器，还需要放空吸热器进口缓冲罐，放空缓冲罐时时需要动作的设备为：
•关闭吸热器进口母管充盐阀
•关闭吸热器出口疏放母管隔离阀
•根据熔盐温度判断打开熔盐下降管至冷盐罐或热盐罐的隔离阀
•打开吸热器旁路阀
放空程序不纳入APS，运行人员根据吸热器的运行工况手动启动吸热器的放空程序或者由吸热器保护程序自动启动放空程序。
3)热盐泵启停功能组
热盐泵启停功能组包括热盐泵本体、泵出口隔离阀、出口调节阀以及泵再循环阀等。
热盐泵的启动条件：
•所有泵入口熔盐温度大于或等于设定值
•热熔盐罐液位大于等于设定值
•泵没有反转信号
•泵冷却水系统已运行
•所有泵流量再循环阀处于关闭状态
•有关的管路温度达到设定值
•泵厂家提出的其它启泵条件，如泵轴承温度不高、线圈温度不高等与泵有关阀门的动作情况：泵启动前应关闭泵出口母管至SGS的调节阀，打开泵出口隔离阀门，泵启动后打开相应再循环阀。
热盐泵停止条件
•熔盐罐液位低于设定值
•熔盐泵入口温度低于设定值
•泵厂家提供的其它停泵条件，如线圈温度高、轴承温度高等
由于热盐泵是为SGS提供热交换介质，因此通常情况下只有在SGS条件满足进盐要求的情况下采用手动启动热盐泵，为满足一键启停高度自动化的要求，热盐泵的启停功能纳入APS启停程序，但建议在启动热盐泵和停止热盐泵时在APS中设置断点，以待运行人员确认后APS对热盐泵进行自动启动或者停止操作。
其它设备如冷盐泵、熔盐减温泵不在APS范围，这些设备应在APS启动前投入运行；
4、结论
综上所述，鉴于塔式熔盐太阳能电站系统组成特点以及当前控制系统的先进性及可靠性，电站可以考虑带断点的一键启停ASP功能，但是ASP的应用工况和应用范围应有所限制。基于此：
1）电站APS的应用工况建议考虑如下：
电站第一次启动和SGS水侧/盐侧排空后的再启动，按照功能组级对电站设备和系统进行启动控制，此后从第二次电站的启动开始（即从夜间运行模式转为正常运行模式开始），可以考虑采用APS启停控制；
2）APS的应用范围建议考虑如下：
启停动范围：吸热器充盐、热盐泵功能组、SGS系统、抽汽给水加热器功能组、汽轮发电机系统。
作者简介
张国政，青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司，热控工程师。
论文作者:张国政
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：功能论文; 电站论文; 系统论文; 汽机论文; 负荷论文; 设定值论文; 模式论文; 《电力设备》2018年第20期论文;