双细则考核下发电机组协调控制的优化研究

邓明

摘要：自动发电控制是我国电网功率调整与频率调整的重要手段，它承担着调节控制联络线交换功率、电网频率等重要任务，伴随电网负荷分配大多运用自动发电控制系统，发电机组必须在保证稳定性基础上，具有更灵活、更快的负荷响应。本文以某电厂由两台300MW发电机组成的机组为研究对象，重点分析发电控制系统的双细则考核下发电机组的协调系统存有的适应负荷问题，例如：对负荷响应的速度较慢、适应负荷滞后现象等，再参照燃烧系统设计特征和发电机组的设备构成特点，论证解决发电机组控制系统在负荷适应方面问题的措施和方法。

关键词：双细则考核  发电机组  协调控制

1 概述

近年来，我国很多发电厂的发电机组控制都运用协调控制系统，AGC自动控制系统作为单元机组和电网的连接纽带，它担负着协调汽机控制系统和锅炉控制系统及时响应各种指令的重任，自动发电控制系统的控制能力受协调控制系统特性的重要影响。发电厂为了提升其所生产的电能质量，必须有效协调控制系统的负荷适应问题，特别是要重点解决一些装有制粉系统的煤粉炉机组的负荷适应方面问题，装有制粉系统的煤粉炉机组稳定周期非常长、响应滞后较大，要有效控制机组压力必须采取完善的措施。

2 优化发电机组协调控制系统的重要意义

电力工业是我国经济发展的重要能源性产业，它对社会的进步与经济的发展具有重要作用。现阶段，我国的发展还是以城市化和工业化为主，装机容量和电网规模正在不断增长。伴随国家对火电机组减排、节能工作的推进，电力企业或发电工厂与道路燃料成本迅速增长、电价机制不科学等问题，以往并网电厂考核体制已经不能满足电网安全运行和电力市场发展要求，电力行业必须要不断规范化、市场化。自双细则考核实施到现在，很多电厂都建立了规范的服务补偿标准，充分调动了企业的主动性。促进电力市场建设方面，双细则不仅是对技术实用性检验，而且是对电力工作人员适应环境的检验，促使电力企业根据有关机构要求促进市场建设。提升电网运行效率方面，企业积极引导调节性能良好的机组承担辅助服务工作，努力提升自身机组效率，提升系统整体运行效率，利于节能减排。双细则是从自动发电控制系统的调节精度、投入率、响应时间及调节速率等方面考核发电机组自动发电控制系统的调节性能。

3 发电机组的协调控制系统

该电厂的发电机组锅炉运用的是燃煤汽包式锅炉，其燃烧系统主要由12支油枪与5台直吹式的磨煤机组成，汽机运用一次再热、双排汽、亚临界、双缸、凝汽式汽轮机;锅炉风量由送风机进行控制，3台电泵构成给水系统，热控设备运用分散控制系统。发电机组的协调控制系统由压力设定值的行程回路、单元机组的负荷指令运算回路、汽机控制器及锅炉控制器组成。压力设定值回路包含滑压运行过程中的运算压力定值回路、定压运行过程中的运算压力定值回路和滑压定压进行没有干扰的切换回路。单元机组的负荷指令回路主要由最大限制回路、最小限制回路、负荷控制站及变化率的限制回路组成。负荷指令的运算回路是按照炉、机实际运行情况，选取机组能够接受的各种指令，并将其看成是炉、机的功率设定值，将这些功率给定值送到汽机控制器和锅炉控制器。汽机控制器主要提供汽轮机的电液调节系统和发电机组控制系统间的接口，并把机组的负荷指令传至汽机的电液控制系统。锅炉控制器可以理解为燃烧控制系统和单元机组的指令处理回路间的接口，锅炉控制器负责把机组的负荷指令传至燃烧控制系统及风量控制系统，进而协调锅炉出力和负荷的关系，并确保锅炉保持正常运行。

4 发电机组协调控制系统的主要问题

目前，我国多数煤粉汽包炉机组的协调控制系统都运用上面这种方案，尽管这种方案的协调控制系统在负荷适应上存有问题得到了解决，然而其在自动发电控制系统双细则下很难满足要求，具体可以分为几个方面来讲。第一方面，因为煤种发生改变，在燃料数量不发生改变时，会致使锅炉发热量有较大变化，给机组负荷和锅炉压力的稳定性带来严重影响。启动磨煤机和停止磨煤机时，锅炉负荷的自我平衡能力较差，会影响机组压力、负荷等稳定性。自动发电控制系统的指令不断发生变化，会使负荷出现较大偏差，并且调节品质较差，稳定时间较差，很难达到双细则下的各项指标。

5 协调控制系统的适应性分析

5.1 煤、风间相互限制给自动控制系统的速率调节产生一定影响

很多送风控制与燃料控制里都有关于煤、风交叉限制问题，煤、风交叉限制具有逻辑性能够促进负荷降低时先减少燃料再减少风量、负荷上升时先增加风量再增加燃料功能的实现。发电机组负荷变动过程中，这种功能常常会对机组负荷的响应速度产生制约。所以，要提升发电机组负荷响应速度，一定要先取消煤风间交叉限制。

5.2 燃煤煤种发生变化影响调解品质

当锅炉燃料是锅炉设计的煤种时，负荷指令发生变化会使燃煤数量发生一些变化，锅炉的燃烧系统就可以满足锅炉的能力需求，然而当煤热值出现变化时，燃料量就不能得到设计煤种发热引起的锅炉出力。所以，要把热值校正因子及时传至燃料的控制回路中，让校正因子自动校正控制煤发热量，以让燃料量及时响应煤质变化。可以在目前已有逻辑中校正逻辑优化热值，进而适应煤种发生各种变化。

6 优化协调控制系统适应性的方法

经过分析协调控制系统的负荷适应问题，并结合多次的试验和机组特征，从试验方面和方案设计上运用一些方法，对运行及操作提出一些意见。

6.1 修改温度挡板双向解耦、磨煤机风量及反馈负荷形式

对磨煤机进行修改以后，磨煤机负荷处于稳定状态时，热风调节系统会随着风量变化而自动控制挡板开度，与此同时，自动进行增加或减少的热风挡板开度也会反馈到冷风挡板的调节系统，并使冷风调节系统根据对应方向调节冷风挡板开度。倘若磨出口风粉的混合温度发生变化，冷风调节系统便会自动增加或减少冷风挡板开度，自动增加或减少的冷风挡板开度会反馈到热风挡板的调节控制系统，热风挡板控制系统会根据相反方向增加或减少热风挡板开度。当因为一些特别理由要增加或减少磨煤机的负荷情况下，根据相同方向，会向给煤机传送指令，并反馈到冷风挡板及热风挡板调控系统，冷风挡板及热风挡板调控系统会伴随给煤机转速的变化而增减冷风挡板和热风挡板的开度，这种方法使燃烧系统反应速度有明显提升。

6.2 增加磨煤机风量控制补偿前馈

要提升发电机组锅炉的负荷响应能力，必须充分运用制粉系统动态存储容量，具体可以运用磨煤机一次风超调优势来改善锅炉负荷响应特征。磨煤机一次风运行趋势方面，表现在当磨煤机的负荷发生变化时，一次风风量的定制要随给煤量进行响应比例的变化，还可以给风量定制增加动态微分的过调。当磨煤机负荷发生增加或减少时，动态微分过调伴随磨煤机负荷的相同方向增加风量定值，直至磨煤机的负荷保持稳定情况下，微分过调才自动消失，风量定值仅仅是伴随给煤量根据比例变化的风量定值。

6.3 缩短机组负荷指令传至汽机控制器的时间

一旦发电机组负荷指令发生变化，汽机的调汽门就会立即有相应的响应或者变化，这时机组负荷就会跟着变化，充分运用锅炉储热能够让机组负荷得到迅速响应，进而克服负荷刚开始响应出现的滞后问题，然而要确保系统具有较强稳定性，确保发电机组的各运行参数始终在安全值范围内。

7 结束语

经过反复的研究和论证，上述优化协调控制系统适应性的方法使很多电厂都获得了良好效果，单元机组的自动发电控制系统静态指标及响应速度都变得更完善，为实现电网调度的自动化打下了坚实基础，给电能质量的提高做出了一定贡献。火力发电单元机组协调控制系统是一个十分复杂的多变量控制系统，它具有大时变、强耦合、大时滞、非线性特征，所以，协调控制系统有着较高的研究价值。

参考文献：

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