（广东国华粤电台山发电有限公司 广东江门 529228）
摘要：为解决在机组纯滑压运行方式下，电网快速变化的负荷需求与机组蓄热小负荷响应慢之间的矛盾，某电厂积极研究基于凝结水调负荷这一新型技术。通过开展了大量的试验工作，顺利实现了1000MW机组的凝结水调负荷功能，得出了试验数据和改进建议，为这一技术在该电厂机组应用奠定坚实基础。本文对这一技术在该电厂的应用方式和试验成果进行了介绍，以期对随后机组正式应用和其他同类机组应用提供借鉴。
关键词：协调控制；经济性；凝结水调负荷；蓄热；一次调频
1 前言
随着我国电力事业的发展，近年来一大批600MW/1000MW级大容量机组陆续服役，为了维持机组经济性，这些机组大都采用全程滑压运行。由于汽机调门的节流很小，传统的以锅炉跟随为基础的协调控制方式（Coordinated Control System，CCS）往往出现由于汽机调门无调节裕度、锅炉蓄热惯性大而导致负荷响应调度（Automatic Generation Control，AGC）曲线迟缓的情况，使得电网快速变化的负荷需求与机组较小的蓄热之间的矛盾越来越突出。
为了破解这一矛盾，技术人员尝试在协调控制中进一步发掘热力系统中的蓄能来进行补偿。在这种背景下，一种新型的基于凝结水调负荷的控制理念开始受到重视，并逐渐得到实践验证。
某电厂二期2×1000MW超超临界机组位于珠三角地区负荷中心地带，肩负着广东电网大幅度调峰的任务，因而也同样存在上述负荷响应偏慢问题。为此，某电厂积极研究基于凝结水调负荷这一新型技术，并开展了一系列试验工作，为这一技术在该电厂机组应用奠定坚实基础。本文对这一技术在该电厂的应用方式和试验成果进行了介绍，以期对随后机组正式应用和其他同类机组应用提供借鉴。
2 原理介绍
2.1 基于凝结水调负荷技术的基本原理
基于凝结水调负荷技术，其原理是指在机组负荷指令变化时，在凝汽器和除氧器允许的水位变化范围内，改变除氧器水位调门的开度，改变凝结水流量，从而改变抽汽量，暂时获得或释放一部分机组的负荷。即：机组加负荷时，关除氧器水位上水调门，减小凝结水流量，从而因低加冷却能力下降而减少低加的抽汽量，增加汽轮机中蒸汽做功的量，使机组负荷增加。此过程除氧器水位下降，凝汽器水位上升。机组减负荷的过程与此完全相反。
凝结水调负荷技术本质上是一种利用热力系统蓄能的技术，利用的是汽机回热/加热系统中蓄能的变化，从而提高变负荷初期的负荷响应，改善由于锅炉侧的滞后而产生的负荷响应的延时。
2.2 基于凝结水调负荷技术控制方式的实现
基于凝结水调负荷的出发点是在保证节能效果（汽机调门不节流）的同时，达到较快的变负荷响应性能，这就需要在无锅炉蓄热可利用的情况下，利用回热加热系统的蓄能实现暂态的快速负荷响应，下图1所示即为凝结水调负荷控制系统示意图，可见，通过对热力系统低品位工质区的调节，即实现了瞬时变负荷，又将对机组经济性的影响降到最小程度。
图1 凝结水调负荷控制系统示意图
由上可知，该控制方式的核心执行部件即为除氧器水位调门。某电厂1000MW机组除氧器水位控制由主辅两个调节门组成，在新的控制策略中，这两个阀门非常重要，机组负荷的暂态变化及一次调频就要由这两个调门实现。
3 试验情况
3.1 基础性试验阶段
2015年1月13日，该电厂技术人员首先在该电厂7号机组进行了多个负荷点的对象特性试验。通过试验发现，凝结水调负荷具有一定的能力范围，当凝结水流量变化约50%时，负荷变化量是当时负荷的2.0%～2.5%，并且实验证明在该机组上，凝结水调负荷的最大能力可达当时负荷的5%。这证明了凝结水流量变化对负荷变化的有效性，也说明了其调节能力范围。
基于以上结论的支撑，该电厂技术人员继续开展了一系列测试和优化试验，如下表1所示。
通过对凝补水回路、低加水位控制回路、除氧器水位主副调节阀控制回路的新功能进行试投运等第一阶段系列试验，发现这些系统元件运行良好，可以继续开展下一阶段试验。
3.2整体联调试验阶段
在第一阶段试验顺利完成之后，2016 年3 月-2016 年4 月，某电厂开展了凝结水节流参与负荷调节的整体联调试验，包括机组在CTF 调门全开方式下的凝结水节流功能投用、锅炉侧超调、AGC 试投及一次调频等试验。
在CTF 协调方式及高调门全开方式按钮投入前提下，投入“凝结水节流方式”，进行本地变负荷试验，速率15MW/min。观察效果，如图2所示，可以看到该方式下与当前这种方式下负荷跟踪效果基本一致。
图3. AGC 变负荷时凝结水节流方式投入前后负荷跟踪效果对比
图4、图5为该项目一次调频试验曲线。由图可见，一次调频响应速率基本满足要求，但负荷指令与实际负荷出现较大偏差，这是由于受到除氧器、凝汽器水位边界条件的限制，影响了一次调频效果。
图4 网频49.942Hz（偏差-3.5 转）时一次调频曲线
图5 网频49.917Hz（偏差-5 转）时一次调频曲线
4 结论与改进
4.1试验成果
机组拥有了一种先进的机组变负荷控制方法，有效缓解与电网负荷响应的矛盾；
机组成功实现了CTF 汽机高压调门全开的运行方式，已初步具备了凝结水调负荷功能投用的能力。
论证了汽轮机调门全开节能控制方式具有可行性。机组采用汽轮机高压调门全开的CTF 协调控制方式，基本消除了高压蒸汽调门的节流损失，可提高机组运行经济性，实现节能减排目标。
找出了制约凝结水调负荷（调频）应用的基础条件，为下一步的成果应用或推广明确了方向。
4.2改进建议
除氧器上水调节阀及其系统进行必要的整改或改造。
对锅炉燃烧调整进行优化，对锅炉二次风门进行缺陷治理，改善炉膛温度场均匀程度，提高锅炉燃烧稳定性。
若除氧器、凝汽器水位允许水位波动范围可以进一步扩大，则更利于凝结水的负荷调节效果（尤其是单向连续变负荷工况）。
改进机组网频信号回路，提升一次调频动作的可靠性，持续对AGC、一次调频功能的控制优化，以满足南方电网《两个细则》考核要求。
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作者简介：
周翔龙（1976年6月），男，籍贯：湖南常德人。职称：技术员，学位：无，从事的工作或主要研究方向：火力发电厂集控运行技术研究及管理。
论文作者:周翔龙
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/19
标签：负荷论文; 凝结水论文; 机组论文; 调门论文; 水位论文; 电厂论文; 方式论文; 《电力设备》2016年第22期论文;