摘要：自动发电控制系统（AGC）作为现代火力发电机组分散控制系统（DCS）中的核心控制部分，承担着协调汽机、锅炉侧各个闭环控制系统以此来响应调度负荷指令的重要任务，是连接电网与火电厂单元机组之间的纽带，其控制特性直接影响着机组AGC运行的稳定性、安全性、经济性和电网有功调节水平,热电厂在供热、供汽阶段，因为锅炉-汽机功率不匹配，抽汽量大等原因，会造成AGC响应品质差。本文以国家电投宁夏能源铝业中卫热电有限公司2x350MW机组为例介绍AGC的运行状况分析，对如何再供热、供汽情况下提高AGC调节品质提出了几点参考建议。
关键词：AGC；调节品质；协调控制；前馈
随着我国市场经济的发展,火电厂自动控制方面也在不断地发展,尤其是对自动发电控制AGC的性能要求也在不断提高。由于火电厂AGC的性能指标涉及到机组的安全和经济性,AGC控制系统影响着机组AGC运行的安全性、稳定性、经济性和电网有功调节水平。因此,随着自动化技术的发展,火电厂要不断地对AGC调节性能进行优化,但是优化AGC性能先决条件是必须满足电网两个细则。热电厂在供热、供汽阶段，因为锅炉-汽机功率不匹配，抽汽量大等原因，会造成AGC响应品质差。本文将根据国家电投宁夏能源铝业中卫热电有限公司2x350MW机组为例对如何提高AGC调节品质提出几点参考建议。
1 中卫热电有限公司AGC现状
中卫热电有限公司为2台350MW机组，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产，锅炉为东方锅炉厂生产，其分散控制系统（DCS）为北京国电智深控制有限公司生产的EDPF-NT控制系统，机组协调控制系统（CCS）一直在投入方式，数字电液控制系统（DEH）和DCS为一体化，同样是由北京国电智深控制有限公司生产。每台机组配置2台汽动给水泵，两台机组公用一台电动启动泵。磨组为5台中速直吹磨组。五段抽汽供城市供热，供热期间平均抽汽量为240t/h;四段抽汽供紫光化工工业抽汽，平均供汽量为100t/h。两台机组的总抽汽消耗量为340t/h。
机组协调控制系统于2016年调整完毕，机组自动发电控制系统（AGC）也于当年投入。此后，CCS和AGC进行过多次优化，基本满足机组的控制要求，但机组在进入供热、供汽后机组原有的控制方式已不能满足实际的生产要求，所以要在机组供热、供汽后重新对AGC控制系统进行优化。
中卫热电有限公司AGC控制的协调控制系统采用直接能量平衡原理，机组协调由汽机控制负荷，通过汽机负荷计算出机前压力设定值，再通过机前压力设定值和机前压力的实际值算出汽机的能量需求，从而转化为锅炉负荷，再由锅炉负荷转化为燃料量、风量和给水量。
2 西北电网对AGC调节参数的要求
2015年国家能源局西北监管局下发了《西北区域发电厂并网运行管理实施细则》及《西北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》的通知，按照中卫热电有限公司机组本身的特性，中卫热电有限公司AGC须达到以下要求：
（1）可用率：机组的月可用率要达到98%以上。
（2）速率：超临界定压机组运行直流炉机组为每分钟额定功率的2.0%。
（3）响应时间：从调度机构下达AGC命令算起，到AGC机组开始执行命令止，采用直吹式制粉系统的火电机组AGC响应时间≤60秒。
（4）调节范围：调节范围为50%-100%机组额定有功功率。
按照要求AGC调节达到50%-100%机组额定有功功率，即175MW-350MW。
3 根据机组在供热、供汽情况下对AGC的优化策略
3.1优化机组的协调控制系统
3.1.1锅炉主控
中卫热电两台机组在进入供热、供汽之后，因为抽汽量大原因，会造成锅炉-汽机功率不匹配，锅炉主控的输出是按照电量负荷执行的，在供热、供汽后锅炉主控输出偏小，所以对负荷对应锅炉主控函数进行修改，将函数值按照抽汽量的大小进行修正，修正后的锅炉主控输出量更能适应供热、供汽后的工况。
3.1.2汽机主控
主要对主汽压力拉回（高负荷下主汽压力修正负荷）逻辑进行了优化，减弱了主汽压力设定值与实际值正偏差的修正量，取消了负偏差的修正；取消负偏差的修正为了消除因主汽压力拉回而使负荷不能及时跟随的影响，提高机组的负荷跟随能力，减弱汽压力设定值与实际值正偏差的修正量，防止在高负荷区间存在负荷偏差，影响AGC和一次调频的正常动作。
3.2对模拟量控制系统进行扰动实验
对锅炉给水系统、燃料主控系统、锅炉主控系统、送风控制系统以及协调控制系统得各子系统进行扰动实验、控制参数优化，使得各子系统互相适应，协同工作，在负荷指令频繁波动的情况下能更好的维持机组负荷、压力及汽温的稳定，以此达到更好的调节品质。
3.3对机组滑压参数进行相应的调整
中卫热电有限公司在90%额定负荷（315MW）以下为滑压方式，在90%额定负荷（315MW）以上为定压运行方式，额定压力24.2Mpa。在滑压方式运行时，若机前压力设定值较低，在AGC负荷指令大幅增加时，有可能会出现汽机综合阀位迅速上升至100%，此时负荷已没有上升的空间，负荷不能及时响应，所以为避免此类情况的发生，对机组的滑压曲线进行优化调整，使得汽轮机进汽调门有足够的调节裕度以应对AGC负荷指令的大幅上升。
3.4对机组燃料量、风量、给水量前馈的优化
在机组指令发生变化时提前改变锅炉的燃烧率以响应机侧蒸汽量变化的需求，维持机组动态能量平衡的目的。引入了预加煤的功能，预加煤的主要分量来自机组实际负荷指令的微分量，经过限幅环节、变负荷速率校正环节、压力控制偏差量校正环节及限速环节（实现变负荷初期快速变化而后期缓慢回0的功能）后送出一个预加煤变化量。
在机组指令发生改变后，预加煤逻辑形成一个公用指令，同时下达到给水指令、燃料指令、总风量指令、一次风压指令、各级减温水调门前馈及磨煤机热风调门前馈。各子系统按照各自的调节特性设定不同的速率和幅度，提前改变各自的调节指令，同时协调动作快速改变锅炉燃烧效率，维持机组动态的能量平衡。因此，需要为上述的各子系统设计完全独立的变负荷前馈量。见图1。
图1中，以两个独立的纯积分功能的调节器分别控制升降负荷时子系统的前馈量。前馈量的大小取决于大选/小选块下游的函数F(x)输出值。其中的两个切换块能实现“正踢”与“反踢”功能，前馈量的变化速率取决于“K”值块上游的函数F(x)输出值。
图1 协调子系统变负荷前馈逻辑图
3.5增加四抽至工业抽汽旋转隔板自动逻辑
中卫热电1、2号机组四抽至工业抽汽调门原来为手动控制，没有投入自动运行，西北电网新能源装机总量大，导致机组AGC动作频繁，在升降负荷过程中，运行人员不能及时有效的对四抽至工业抽汽调门进行手动调整，因而会造成四抽至工业抽汽管线压力波动，最后造成主汽进汽流量不稳，造成AGC考核。现阶段将四抽至工业抽汽改为自动调节，保证四抽至工业抽汽管线压力稳定，防止因进汽流量不稳，而造成AGC考核。
3.6增加五段抽汽至热网液动调门自动逻辑
中卫热电1、2号机组五抽至热网液动调门原来为手动控制，没有投入自动运行，在升降负荷过程中，运行人员不能及时有效的对五抽至热网液动调门进行手动调整，因而会造成五抽至热网加热器流量波动，造成主汽进汽流量波动，造成AGC调节品质不合格，热网供水温度不稳定。现阶段将五抽至热网液动调门改为自动调节，将热网的流量进行控制，稳定主汽进汽流量，甚至在升负荷主汽压力不够的情况下将热网作为蓄能器，满足汽轮机的进汽量，增强AGC的调节品质，防止被电网考核。
4 结束语
经过以上优化后，中卫热电有限公司两台机组AGC的调节品质有了显著的提高，AGC考核次数大幅下降，工业抽汽压力也保持稳定，工业抽汽流量未出现波动；五抽至热网供汽流量趋于稳定，热网供水温度波幅减小，确保了供热的稳定性。
参考文献
[1]西安热工研究院.超临界、超超临界燃煤发电技术[M].北京：中国电力出版社，2008.
[2]陈来九.单元机组协调控制策略—兼析L&N公司协调控制的发展[J].火电厂热工自动化，1993，（1）：11-14.
[3] GEORGE G，JEONG W L. Analysis of Load Frequency Control Performance Assessment Criteria [J].IEEE Trans on Power Systems,2001,16（3）：520-525.
论文作者:吕国强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/15
标签：机组论文; 中卫论文; 负荷论文; 控制系统论文; 调门论文; 锅炉论文; 汽机论文; 《电力设备》2017年第34期论文;