两级供热机组一次调频性能试验及优化

徐誉玮，雷增强，彭佩

（1.广州中电荔新电力实业有限公司，广东 广州 511340）（2.广州粤能电力科技开发有限公司，广东 广州 510075）

两级供热机组一次调频性能试验及优化

徐誉玮1，雷增强2，彭佩1

（1.广州中电荔新电力实业有限公司，广东 广州 511340）（2.广州粤能电力科技开发有限公司，广东 广州 510075）

本文介绍了中电荔新电厂330MW两级供热机组1号机组一次调频的基本实施情况，并对该机组一次调频所存在的问题进行了研究及分析，提出了性能优化方案。试验及投运效果证明，通过性能优化改善了该机组的一次调频特性，满足了电网的要求。

两级供热；一次调频；转速不等率；调频流量函数

广州中电荔新电厂1号机组为330MW两级供热发电机组。汽轮机选用东方汽轮机有限公司330MW纯凝汽轮发电机组，为亚临界、中间再热、双缸双排汽、双抽凝汽式机组[1]。机组启动方式具有不带旁路的高压缸启动和带旁路的高中压缸联合启动。锅炉为东方锅炉厂研发，系亚临界、自然循环、单炉膛四角切圆燃烧、一次中间再热、摆动燃烧器调温，平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架、全悬吊结构、“II”型布置汽包锅炉。发电机采用东方电机股份有限公司生产的QFSN-330-2-20型发电机，冷却方式为双水内冷，具有失磁异步运行、进相运行、调峰运行和不对称运行能力。机组的分散控制系统采用新华控制工程有限公司的XDC800分散控制系统，DEH控制系统采用GE新华的XDPS-400e控制系统。

电力系统运行的主要任务之一是对频率进行监视和控制，而发电机组的一次调频功能对维持电网频率的稳定至关重要，为保证电网安全、稳定运行，根据《广东电网（统调）发电机组一次调频运行管理规定》要求，广东省电网所有统调的发电机组均要求投入一次调频功能[2]。目前，机组的控制系统采用新华公司的DCS系统进行一体化控制。一次调频是指当电网频率偏离额定值时，发电机组调节控制系统自动控制机组有功功率的增加（频率下降时）或减少（频率升高时），以使电网频率迅速回到额定值范围的特性。

1 机组一次调频技术指标要求

根据《广东电网（统调）发电机组一次调频运行管理规定》要求，对中电荔新电厂发电机组一次调频的响应速度、调节幅度和调差率以及机组的调速系统、控制系统等进行定量或定性的技术要求调整，具体指标如下：

（1）机组参与一次调频的死区：配置DEH的火电机组为±0.033Hz（±2r/min）；

（2）火电机组转速不等率：4%～5%；

（3）调节系统迟缓率：DEH电液调节型、机组容量≥200MW的机组迟缓率小于 0.07%；

（4）一次调频响应行为时间要求：当电网频率变化超过机组一次调频死区时，电液调节型机组响应时间应小于等于3秒，在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的15秒内，机组出力实际调节量应达到△P(△f,t)理论最大值的60%以上。在电网频率变化超过机组一次调频死区时开始的60秒内，机组实际出力与响应目标的偏差的平均值应在理论计算的调整幅度的±8%内[3～4]。

（5）机组参与一次调频的负荷最大调整幅度设定值：额定负荷在200（含）～500MW之间的火电机组，限制幅度大于等于±8%Pn（Pn为额定负荷，下同），对于1号机组，参与一次调频的负荷最大调整幅度为±26.4MW。

（6）对调速系统、机组控制系统的技术要求：对于采用分散控制系统（DCS）、具有机炉协调控制功能（CCS）的机组，应在DCS中投入频率校正回路，由DEH、DCS共同完成一次调频功能。

2 系统设计及性能优化

2.1一次调频控制方式

该机组采用CCS与DEH系统完成机炉负荷与压力的控制，根据上文1中第6项要求，应该同时在DCS与DEH侧同时实施频差（其中，频差=电网额定频率-实际电网频率，下同）或频率校正，即机组一次调频功能由CCS与DEH共同完成。

2.2频差-负荷修正曲线

中电荔新电厂#1机组容量为330MW，一次调频最大负荷变化幅度为额定负荷的±8%，调节系统转速不等率5%，一次调频死区转速为±2r/min，一次调频负荷下限为最低稳燃负荷，上限为额定负荷[5]。一次调频频率-负荷修正曲线设置如下（按转速不等率为5%，负荷最大调整幅度按±8%Pn设置）。如图1所示。

图1 机组一次调频负荷与频率曲线

2.3一次调频逻辑优化

进行一次调频试验前，对DEH一次调频逻辑进行检查并进行优化，优化后逻辑图如图2所示。

图2 机组一次调频逻辑

经过分析一次调频历史数据发现，当该机组主汽压力波动时，对一次调频影响很大，故在原逻辑中增加了主汽压力对一次调频量贡献值，如图2中主汽压力回路以及F2（X）所示。

2.4一次调频参数设计及优化

在进行一次调频前，对机组DEH侧一次调频逻辑中调频负荷函数和调频流量函数进行参数设计及优化。

（1）DEH中调频负荷函数设计

根据中电荔新330MW发电机组一次调频频率-负荷修正曲线，对图2中的调频负荷函数F1(X)进行优化设计，调频负荷函数参数见表1。

表1 调频负荷函数F1(X)

（2）DEH中主汽压流量函数优化

在进行试验过程中发现主汽压力对一次调频影响较大，故逻辑中增加了主汽压力对一次调频量贡献值，以达到理想的调频效果，主汽压流量函数F2(X)参数见表2。

表2 主汽压流量函数F2(X)

3 DEH-CCS联合一次调频试验结果

进行DEH-CCS联合方式的一次调频试验，在DEH侧分别强制汽机转速为3000r/min→2997r/min→3000r/min→3003r/min →3000r/min、3000r/min→2992r/min →3000r/min→3008r/min →3000r/min，其对应一次调频修正量分别为0MW→-2.2MW →0MW→2.2MW→0MW、0MW→-13.2MW→0MW→13.2MW→0MW，测定系统的一次调频响应迟延、最大15秒内一次调频量、60秒内的负荷及设定值的最大偏差等，数据记录见表3。

结果如下：一次调频动作后，DEH负荷响应迟延在32秒以内，调频负荷在5秒内过渡到稳定值。从试验情况来看，一次调频的响应特性基本上能满足电网的要求，在60秒内的调频量为理论调频量的81%～119%，调频负荷在7～13秒内过渡到给定值，一次调频响应特性较好，记录曲线如图3所示。

Performance Optimization and Test on Primary Frequency Modulation of Two-stage Heating Unit

The paper introduces the realization of primary frequency modulation for #1 unit of 330MW two-stage heating unit of Zhongdianlixin power. During the test, the problems of primary frequency modulation has been studied and analyzed, and the strategy of optimized performance of primary frequency modulation was therefore presented. Test and practical application shows that the performance of primary frequency modulation was improved by performance optimization and requirement of the power grid can be satisfied.

Two-stage heating; Primary frequency modulation; Speed governing droop; Frequency regulation flow functions

表3 DEH-CCS联合控制方式下一次调频特性测试数据

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1003-0492(2015)03-0084-03

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