640MW燃煤发电机组热电联产模式下的协调系统优化

摘 要：本文通过对河北西柏坡电厂#5机组纯凝和热电联产两种不同模式下AGC性能指标进行对比，探索了机组协调控制系统优化方案。通过对机组滑压曲线和锅炉主控静态前馈等协调控制逻辑进行优化，对控制参数进行长时间跟踪调整，使机组在热电联产模式下AGC的性能指标得到很大的改善，保证了公司的经济效益，进一步提升公司的市场竞争力。

关键词：AGC；滑压曲线；调节级压力；热电联产

中图分类号：TM611.3 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）07-0033-03

Abstract：Through the comparison of the AGC performance indexes under two different modes of the #5 unit’s pure condensing and cogeneration of the Hebei Xibaipo Power Plant，the optimization scheme of the unit coordinated control system is explored in this paper. Through the optimization of the coordinated control logic of the unit sliding pressure curve and the boiler main control static feed forward，the control parameters are adjusted for a long time，so that the AGC performance index of the unit is greatly improved in the cogeneration mode，and the economic benefit of the company is guaranteed and the market competitiveness of the company is further promoted.

Keywords：AGC；sliding pressure curve；regulation stage pressure；cogeneration

0 引 言

传统燃煤火电机组进行热电联产技术改造后，由于机组结构发生变化，供热期间协调控制系统调节性能变差，并网机组不能快速准确响应电网调度的负荷指令，导致AGC指标未达标。对燃煤火电机组热电联产技改后的协调系统进行优化是很多火电厂遇到的共同难题。针对这一问题，本文对河北西柏坡电厂640MW#5机组协调系统进行优化，探索提升AGC性能指标的方法。

1 机组现状及存在问题

西柏坡电厂#5机组2006年投产，采用北京巴布科克·威尔科克斯（BWB）有限公司设计制造的BWB—1950/25.41—M型锅炉，哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的国内CLN600-24.2/538/566型超临界、一次中间再热、三缸、四排气、单轴、双背压、凝汽式汽轮发电机组。2017年上汽进行了汽轮机通流部分改造，改造后目标铭牌出力640MW，DCS控制系统采用艾默生公司的Ovation系统，机组供热系统利用汽轮机中压缸抽汽的方式，通过联通管供热阀门来调整供热蒸汽量。

西柏坡电厂#5机组协调控制系统正常运行投入滑压模式，主汽压设定值根据负荷指令经过F（x）函数折算后生成，函数关系参见汽机厂提供的热力系统平衡图，同时机组负荷指令参与锅炉主控调节动态前馈计算，使锅炉侧能快速响应负荷的变化。#5机组2017年冬季首次供暖，当机组由纯凝模式进入热电联产模式，协调控制系统能否满足AGC调控要求对机组是一个很大的考验。

1.1 机组纯凝模式与热电联产模式的协调控制曲线

对西柏坡电厂#5机组纯凝模式与热电联产模式的协调系统调节性能做一个测试：在负荷指令大幅增长时，对负荷指令、实际负荷、主机压设定值、主汽压力、DEH阀门开度等参数进行曲线分析，检验当前机组的协调控制性能，测试曲线如图1和图2所示。

红色表示负荷指令，浅蓝色表示实际功率，负荷指令从320MW到580MW快速增加，图1实际功率跟踪负荷指令曲线基本重合，协调控制系统调节较好，但图2实际功率无法及时响应负荷指令（最大12MW偏差），协调控制系统调节较差。

1.2 机组纯凝模式与热电联产模式的AGC性能指标

一个机组的协调控制好不好，一个重要的指标就是AGC性能指标，AGC系统能真实地表征发电厂对电力调度指令的调节速率K1、调节精度K2、响应时间K3，最终用调节性能综合指标KP来表示AGC性能指标，KP越大表示AGC性能指标越好。所以我们对西柏坡电厂#5机组在供暖前2017年11月连续11天的AGC指标参数进行了统计，如表1所示。

与此同时，对机组在热电联产模式下的AGC性能指标

参数进行统计，选取机组2018年1月份供热量较大连续9天的数据，如表2所示。

如上所示，表1中#5机组纯凝模式下调节性能综合指标KP=2.3，而表2中#5机组热电联产模式下KP=1.839，说明#5机组由纯凝模式进入热电联产模式后，AGC性能指标变差，机组协调控制调节性能大幅下降。

1.3 原因分析

#5机组协调控制系统在纯凝与热电联产两种模式下性能差异较大。#5机组协调控制系统使用负荷滑压方式，负荷滑压能够定量指出机组功率和主汽压力之间的对应关系，在机组纯凝工况时起到很好的作用，但是由于机组负荷与主汽压力的对应关系实质上是主汽流量和汽轮机工作点的对应关系，在没有供热抽气的工况下，这种对应关系是成立的，当机组处于热电联产工况时，机组的负荷滑压对应关系就忽略了机组供热抽汽这一部分的影响，即有一部分蒸汽没有做功，但是它们也要流经汽轮机高压调整门，造成了在高负荷或者快速升负荷时主汽压力定值过低，导致汽轮机调门全开。

2 机组热电联产模式下的协调系统优化

与河北省电科院研究讨论后，我们对西柏坡电厂#5机组热电联产模式下的协调系统进行了优化，使机组能更好地满足AGC的调控要求，经过反复试验和论证后，最终从两个方面对协调控制系统进行了优化。

2.1 滑压曲线

原协调系统滑压曲线在机组指令折算后生成，即负荷滑压曲线，锅炉热量与汽轮机所需能量在纯凝模式下能很好地匹配，那么现在就存在一个问题，由负荷指令折算生成的主汽压设定值经炉主控制调节，最终形成锅炉指令，在供热期间，部分锅炉热量用于机组供热，也就是热负荷，剩余的锅炉热量转换为汽机能量后，不足以驱动DEH系统满足当前负荷指令，从而造成发电机功率达不到负荷指令要求，影响机组AGC性能指标。机组在热电联产模式下的机组负荷=电负荷+热负荷，用汽轮机调节级压力作为汽轮机所需能量表征信号，即采用调压滑压曲线，它更全面地将机组供热、机组发电所需的能量包含在内，要求锅炉侧提供充足的热量，优化后的逻辑示意图如图3所示。

调压滑压模式实质上是主汽流量与主汽压力相对应的关系，这种对应关系充分考虑了进入汽轮机高压调整门的蒸汽总量，进而得出汽轮机的初压，能够保证机组工作在最佳的工作点上，并且能充分考虑机组供热时中压缸抽汽造成的主汽流量消耗。

当机组非供热期间，机组处于纯凝模式，机组负荷指令经过滑压曲线1生成主汽压设定值；当机组供热投入后，主汽压设定值由调节级压力经过滑压曲线2生成，滑压曲线2由汽轮机厂家根据机组性能提供。

2.2 锅炉主控静态前馈

原锅炉主控静态前馈由机组负荷指令折算生成，同理机组供热后，汽轮机调节级压力较负荷指令能够更加准确、更全面地表征锅炉主控前馈量，优化后的逻辑示意图如图4所示。

2.3 协调系统优化后AGC性能指标

#5机组协调系统优化后，对优化后连续10天的AGC数据进行记录，如表3所示。表3中KP平均值是2.457，明显高于优化前表2的KP平均值1.839，说明#5机组协调控制系统经调节级滑压模式、锅炉主控前馈优化后，AGC性能指标得到提升，且优化后的KP值高于机组纯凝模式KP值。

3 结 论

燃煤发电机组进行热电联产改造后，在机组供热期间，协调控制系统调节性能变差，协调系统需进行优化。调节级滑压模式较负荷指令滑压模式能充分考虑机组热负荷对机组工况的影响，更准确地表征主汽流量与主汽压力的对应关系，调压滑压模式能有效提升机组协调控制能力，改善机组AGC性能指标，进一步提升发电厂的市场竞争力。

参考文献：

[1] 孙奎明，时海刚.600MW级热工自动化 [M].第二版.北京：中国电力出版社，2009.

[2] 望亭发电厂.660MW超临界火力发电机组培训教材 热控分册 [M].北京：中国电力出版社，2011.

作者简介：董伟（1985.09-），男，汉族，河北灵寿人，工程师，本科。从事热控检修工作。