（国网新疆电力公司电力科学研究院 新疆乌鲁木齐 830011）
摘要：近年来，新疆电力上马了不少新能源发电项目，新能源电力供应已经显著影响到电力系统的稳定运行。火电机组作为当下新疆最主要的调频手段，对于稳定新疆电网的稳定运行意义重大，对于稳定电网的频率意义重大。本文，通过优化火电机组的一次调频控制手段，使火电机组在电网频率波动时，能够快速、有效地抑制大网频率波动，充分保证火电机组的一次调频功能。
关键词：新能源发电；电网频率；调频；策略
引言
新疆作为我国重要的煤电基地，火力发电机组装机容量巨大。近年来，在疆的光伏、太阳能等新能源发电项目不断发展壮大[1]，目前已经呈现出二者协调发展的局面。当在多风、与日照充足的情况下，光伏与风电尽可能多的进行上网发电，节约了能源；当在新能源发电出现不稳定时，火电机组迅速加大发电出力，保证了电网的负荷与电网的频率稳定。电网频率是电能质量的关键指标之一，但随着机组容量的不断增加、社会对电网的供电质量要求的不断提高，要求电网频率始终非常稳定[2]。作为稳定电网频率的重要技术——一次调频，是汽轮机组固有功能，能够发挥维持单元机组和电网频率稳定的重要作用。
1火力发电机组调频原理
汽轮机组根据其固有属性，一次调频的过程如图1所示。当汽轮机频率（转速）减小 时，根据其静特性曲线，汽轮机会增大调门的出气流量，使得汽轮机对电网的出力增加 。但由于一次调频是有差调节系统，因此只要系统频率变化 ，相应的汽轮机出力会变化 。相对于一次调频，当汽轮机组的静特性曲线由 位置平移变化为 位置，机组的出力增量将会更加显著，这是二次调频的作用，如图2所示。机组稳定运行于曲线 与 的交点 ，即机组的功率供求平衡点。当电网负荷需求变化 时，负荷曲线由 平移变化至 位置。若根据一次调频的作用，此时机组会建立新的平衡点A。但由于二次调频的作用，会将机组的功频静特性由 位置移动至 位置，此时机组的运行稳定平衡点是B点。由图2可见，机组的频率变化量 较一次调频作用下要小。反之，当电网负荷需求减小时，情况亦然。
2一次调频优化控制策略
在以往进行火电机组一次调频试验过程中，经常出现在不同负荷段一次调频量不足或者超调；也有出现在同一负荷段试验时正向扰动量与负向扰动量区别较大的情况。在下图3所示一次调频阀控方式下、功控方式下的控制逻辑中，完全解决了以上出现的问题。其中f1（x）、f2（x）、f3（x）、f4（x）分别是转差-阀位函数、转差-阀位修正函数、负荷-阀位修正函数与转差-负荷函数。原则上讲，在电网频率波动时，机组的频率补偿仅仅由函数f1（x）、f4（x）决定，但是由于每台发电机组的主蒸汽阀门的调节特性不一，需要由修正函数f2（x）、f3（x）对频率调节量进行修正。另外，在机组实际运行过程中，阀门的特性呈现分段特性，且阀门在同一开度下对同一指令开关的程度也呈现出不一致。在此优化逻辑中，专门设计有针对阀门分段特性的调节量修正函数f3（x），可以克服在机组不同负荷段的调频量不足或过量；也设计了针对不同调频量下，阀门开、合不足或者过量的修正函数f2（x）。这样在上述四个函数的综合作用下，火电机组的一次调频量可以完全满足理论要求的调频量要求。
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图3 一次调频优化控制逻辑
3结语
目前，新能源发电不稳定现象已经影响到电网的稳定运行。火电机组一次调频功能作为稳定电网频率的重要手段，受到了电网与电厂等多方的充分重视。但，在电网出现频率波动时，各火电机组的一次调频响应表现参差不齐。因此，通过各种先进的火电机组一次调频优化控制策略不断加强火电机组的一次调频性能，就能更加消解新能源发电出力不稳定的难题。
参考文献：
[1]朱北恒，孔长生.火电厂热工自动化系统试验【M】.北京：中国电力出版社，2005
[2]林文孚，胡燕.单元机组自动控制技术（第二版）.北京：中国电力出版社，2008
论文作者:康永昊
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; 电网论文; 频率论文; 火电论文; 稳定论文; 新能源论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第22期论文;