浅谈提高火电机组AGC响应速度的方法

宋文峰

（大唐呼图壁能源开发有限公司热电厂 831200）

浅谈提高火电机组AGC响应速度的方法

宋文峰

（大唐呼图壁能源开发有限公司热电厂 831200）

近年来，自动发电控制（AGC）广泛应用于我国电力系统之中，在线闭环控制得以实现且成效显著，本文在分析影响火电机组负荷响应的因素的基础上，提出提高火电机组AGC响应速度的具体方法，以期为今后的电力系统AGC的有效运行提供意见参考。

火电机组；AGC；响应速度

引言

AGC自动发电控制系统是一个在线闭环控制系统，该系统涉及因素多，技术难度大，主要包括通信系统、AGC控制软件，机组自动控制系统及一次设备等问题，同时还要关注电网调度安排、实际运行、与维护间的管理配合。在负荷响应上，水、火电机组明显不同，火电机组产生及转换能量过程繁杂且中间环节较多，延迟大，导致难以对其自动发展进行全面控制与管理。尤其是火电机组产生转换能量过程中延迟过大，通常很难实现快速调度负荷的需求，特别是工况运行或工况试验时。本文从火电机组负荷相应方面提出提高火电机组响应速度的具体方法。

1 影响火电机组负荷响应的因素

1.1 锅炉响应的延迟性

决定火电机组负荷响应延迟的主要因素在于负荷指令发出，锅炉接收后，煤量变化至蒸汽流量改变其中所需时间，这就是产生蒸汽所需要的延迟时间。通常来说，锅炉蒸汽延迟时间为1.0～2.5min之间，假如通过机组锅炉的风速高、风量大，且煤粉具有较强的携带能力，那么应适当减少延迟时间。制粉过程是产生延迟时间的主要阶段，但是煤粉细度、一次风量皆受制于运行要求，因而这种延迟时间不易克服。

1.2 滑压运行

滑压运行阶段（25～75%MCR），汽轮机组负荷变动时，机组锅炉蓄热能力伴随参数而改变，且这种改变与负荷需求改变一致，即呈现正相关变化关系。若负荷增长时，机组锅炉蓄热以增加参数，提高蓄热能力；若负荷减小，锅炉蓄热参数降低，热量释放。一般而言，在负荷降低过程中，负荷减小到滑压切换点，参数随之下降，热量释放补充了弥补了煤量减少而降低的热量，这时在协调控制作用下煤量将进一步减少，然而受制粉过程延迟作用的影响，暂时不会对负荷变化产生影响，此时负荷保持2min左右的实践，而后快速下降。

1.3 协调控制方式

选取300MW机组为例，其协调控制系统基于锅炉跟随（BF），协调控制锅炉、机组的不同负荷响应。主要采取以下三种方式：①锅炉侧提高负荷的前馈信号；②汽轮机组提高负荷的延迟环节；③主蒸气压过大时，增加汽门调节的限制作用。PID环节延迟了汽轮机汽门调节动作，确保负荷改变后的蓄热供给，由此能量供给实现平衡。另外，调节汽门延迟被打开，锅炉蓄热未能充分利用，增加了负荷响应延迟时间，特别是接到ADS指令后，开始AGC自动控制，这是调度中心不能及时接受到变化的负荷反馈信息，严重影响了负荷调节。

1.4 锅炉蓄热能力

锅炉蓄热的利用可分为两类：①汽轮机调节汽门快速打开或关闭时，致使气压突然变化，影响了饱和温度与汽包压力，汽包蒸发量也突然发生改变，以符合负荷要求；②锅炉受热面发生金属容量的释放或储存。某种程度上来说，前者减小了负荷响应延迟，然而这种程度受参数偏离设定值范围的影响，受限于机组经济安全运行。后者的实现需要相应的时间，不能负荷指令变化时降低负荷响应延迟。利用锅炉蓄热能力调节过程实验结果说明，这一调节过程缩短了负荷响应延迟，延长了调节过程。

1.5 锅炉炉型及机组容量

锅炉炉型在很大程度上影响着AGC响应，相较于汽包炉，直流炉没有汽包，使得其蓄热能力不强，所以，升降负荷会引起机组参数变化，从而影响了升负荷速率。通常，机组容量愈大，其负荷变化速率愈大。

2 提高火电机组AGC响应速度的方法

2.1 运用BF工作方式，更加有效地利用锅炉蓄热

汽轮主控接收负荷指令，根据负荷的偏差快速响应输出直接作用在4个高压调节门，从而减少延迟时间在1～1.5min间。这种结果是使得参数波动较大，并增加调节过程时间，因而必须降低参数运行设置值，影响运行的安全与经济。所以，需相应的对PID环节中的阶次和时间作调整，继而减少参数波动和延迟实践，实现两者兼顾。

2.2 增强一次风量及煤量的前馈作用

假如利用负荷变化发出的前馈信号，改变供给的煤量，由此改变锅炉燃烧率，适应变化的负荷需要。还能利用这种前馈信号改变一次风量，利用蓄粉响应负荷需要，进而缩短延迟时间，有效避免了制粉耗时，进而相应的调整前馈信号强度，此时延迟时间一般为1.5～2.5min，对上述两种负荷变化前馈作用能实现最佳效果。

2.3 借助先进控制方式，增强锅炉动态响应

由于锅炉有着较大的惯性和滞后性，想在TF方式下，对锅炉测功率进行调节，难以使机组功率响应AGC指令变化。因此，应借助锅炉蓄热能力，并且改进控制方式，达到加快动态响应的效果。当前主要采取的控制方式有：①TF方式下，新型协调系统，具体指基于锅炉非线性模型，结合预测控制技术，对锅炉蓄热能力做出预热，实现提前控制煤量，同时对锅炉惯性做出补偿，确保机组负荷响应速度较快，达到平稳压力的效果；②基于TF系统，对锅炉动态特性进行补偿，使其对小的滞后性和惯性都有较好的响应的控制方式，由此，当锅炉负荷指令加快动作速度时，仍旧可确保机组的稳定。

2.4 升降负荷运用定压方式

滑压运行下，锅炉蓄热能力影响负荷响应速率，且这种影响是负面的，所以，在AGC负荷范围内，运用定压升降负荷，不会导致锅炉蓄热能力的改变，继而消除了滑压对负荷响应的不良影响。

2.5 一次调频

火电机组本身延迟性较大，实际应用上，可将电网频率信号作为前馈信号，体现了电网负荷的平衡。当前，采用最多的调节装置是以DEH为基准汽轮机组，其调节速度快。DEH参与一次调频，可促使电网频率稳定，减少负荷偏差和AGC调节负担。

3 结语

火电机组AGC系统较为复杂，要想提高其控制的负荷响应能力，需立足于机组设备、升降负荷方式、控制策略、一次风量、给煤量等多角度、多层面做综合改进。就当前火电机组AGC运行状况来说，还需要进行更多的努力，着力研究更科学先进的方法以更为有效的提高火电机组AGC响应速度。

[1]金丰，陈建国.火电机组一次调频和AGC性能优化分析[J].东北电力技术，2014（05）：7～10.

[2]尹航.火电机组对AGC响应速度的分析[J].中国电业（技术版），2014（06）：29～31.

TM76

A

1004-7344（2016）03-0076-01

2016-1-11