一種超臨界機組ccs側一次調(diào)頻方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，包含以下步驟：步驟一、求取AGC功率指令與一次調(diào)頻功率變化要求值之和；步驟二、將步驟一中獲得的和值與功率下限值進行比較，取二者中較大的值；步驟三、將步驟二中獲得的較大的值與功率上限值進行比較，取二者中較小的值作為功率指令輸出。本發(fā)明不僅使機組的一次調(diào)頻功能可以長期安全投入，而且使機組的一次調(diào)頻性能優(yōu)宜，對電網(wǎng)、電廠的安全性、可靠性都具有十分重要的意義，能夠完全滿足電網(wǎng)的調(diào)頻需要，能夠在此前提下順利開展該類機組的調(diào)速系統(tǒng)建模工作。
【專利說明】
一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)領域，具體涉及一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法。
【背景技術】
[0002]電網(wǎng)頻率是發(fā)電功率與用電負荷平衡的依據(jù)，當發(fā)電功率與用電負荷大小相等時，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定;發(fā)電功率大于用電負荷時，電網(wǎng)頻率升高;發(fā)電功率小于用電負荷時，電網(wǎng)頻率降低。
[0003]—次調(diào)頻，是指電網(wǎng)的頻率一旦偏離額定值時，電網(wǎng)中機組的控制系統(tǒng)就自動地控制機組有功功率的增減，限制電網(wǎng)頻率變化，使電網(wǎng)頻率維持穩(wěn)定的一個自動控制過程。當電網(wǎng)頻率升高時，一次調(diào)頻功能要求機組利用其蓄熱快速減負荷，反之，機組快速增負荷。
[0004]當電網(wǎng)頻率變化時，在保證機組安全前提下，按電網(wǎng)頻率控制的要求，快速變化機組的負荷，限制電網(wǎng)頻率變化，使電網(wǎng)頻率維持穩(wěn)定。一次調(diào)頻要求發(fā)電機組對電網(wǎng)頻率變化的響應要快，其響應特性可視作一個一階慣性環(huán)節(jié)，時間常數(shù)一般在10秒左右。
[0005]但是進行一次調(diào)頻時存在死區(qū)，稱為一次調(diào)頻死區(qū)，也稱一次調(diào)頻不靈敏區(qū)，是指一次調(diào)頻功能不動作的轉速(或頻率)偏離額定值的范圍。在發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)中，存在兩種死區(qū):即固有的和可整定的。
[0006]固有的死區(qū)主要取決于轉速測量精度，汽機調(diào)門、水機導葉、燃機燃料閥的定位精度和變化的靈敏性。汽機控制精度較高，機組一次調(diào)頻固有的死區(qū)一般小于lr/min(0.017Hz)o
[0007]—次調(diào)頻死區(qū)指可整定的死區(qū)，死區(qū)值越大機組一次調(diào)頻性能越差，反之，機組一次調(diào)頻性能越好，為避免調(diào)速系統(tǒng)不必要的頻繁動作，減少調(diào)節(jié)設備的磨損，目前電網(wǎng)要求設置不大于2r/min(0.033Hz)的可整定死區(qū)。
[0008]為了保證機組的安全，主蒸汽壓力變化幅度應限制在一定的范圍內(nèi)，這就要求汽機調(diào)門快速變化的幅度不能過大，由此引起的負荷變化幅度也是有限的。另外，許多超臨界機組普遍采用滑壓運行方式，汽機調(diào)門接近開足，利用汽機調(diào)門快速加負荷的幅度較小。
[0009]由此可知，機組一次調(diào)頻變負荷幅度也應限制在一定的范圍內(nèi)，其持續(xù)的時間也是有限的。盡管通過燃料變化負荷的過程較長，不能滿足一次調(diào)頻快速變負荷的要求，但機組承擔一次調(diào)頻變負荷時，同步變化燃料量是必要的，一方面是平衡機組的能量，另一方面可以滿足一次調(diào)頻持續(xù)變負荷的要求。
[0010]現(xiàn)有技術中，一次調(diào)頻主要存在以下不足:
[0011]協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)性能不佳，一次調(diào)頻功能是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)上游的一個重要功能，性能優(yōu)良的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)無疑是一次調(diào)頻優(yōu)化工作的基礎，很多機組一次調(diào)頻功能性能不佳，就是因為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)性能不佳;轉速測量不正確，汽機轉速理論上與電網(wǎng)頻率一致，但有一定的延遲，汽機轉速有晃動，造成汽機調(diào)門晃動，機組運行穩(wěn)定性下降，一次調(diào)頻性能差;頻率信號應全網(wǎng)核對，頻率信號，且有一定遲延和波動;直流爐蓄熱小，一次調(diào)頻不能持續(xù)，一次調(diào)頻與AGC變化方向不一致時，性能變差，頻率大幅度變化時，機組的功率會突變，機組負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)的現(xiàn)象;DEH調(diào)門指令與功率有偏差，一次調(diào)頻動作正確性不夠；目前有許多機組機組采用滑壓運行，汽機調(diào)門保持在較大的開度，一次調(diào)頻性能差，調(diào)門的線性不好，機組接近滿負荷運行，調(diào)門幾乎開足時，調(diào)頻性能差，電網(wǎng)頻率小幅度變化時，性能不佳;超臨界機組沒有汽包爐那樣的蓄熱，所以調(diào)門變化時機組功率變化很小，且汽壓大幅度變化，不能滿足電網(wǎng)初期的變負荷要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，不僅使機組的一次調(diào)頻功能可以長期安全投入，而且使機組的一次調(diào)頻性能優(yōu)宜，對電網(wǎng)、電廠的安全性、可靠性都具有十分重要的意義，能夠完全滿足電網(wǎng)的調(diào)頻需要，能夠在此前提下順利開展該類機組的調(diào)速系統(tǒng)建模工作。
[0013]為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，其特點是，包含以下步驟:
[0014]步驟一、求取AGC功率指令與一次調(diào)頻功率變化要求值之和；
[0015]步驟二、將步驟一中獲得的和值與功率下限值進行比較，取二者中較大的值；
[0016]步驟三、將步驟二中獲得的較大的值與功率上限值進行比較，取二者中較小的值作為功率指令輸出。
[0017]所述的步驟一中一次調(diào)頻功率變化要求值是由機組轉速與額定轉速取差值后由速度不等率函數(shù)進行計算獲得的。
[0018]所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法還包含，在一次調(diào)頻與AGC變化方向不一致時，一次調(diào)頻的動作應優(yōu)先。
[0019]所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法還包含當電網(wǎng)頻率下降時，應閉鎖減小功率的指令;當電網(wǎng)頻率上升時，應閉鎖增加功率的指令。
[0020]所述的閉鎖減小功率的指令，是通過將功率減速率設置為零來實現(xiàn)。
[0021 ]所述的閉鎖增加功率的指令，是通過將功率增速率設置為零來實現(xiàn)。
[0022]所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法還包含，引入給水變化協(xié)助一次調(diào)頻，一次調(diào)頻變負荷時加快給水超調(diào)前饋響應時間，同時減弱給水對分離器溫度的修正。
[0023]本發(fā)明一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:在一次調(diào)頻變負荷時使給水量隨調(diào)門同步變化，通過合理的給水變化，實現(xiàn)機組快速變負荷的目的;通過設計區(qū)分加減負荷的鍋爐蓄熱能力基準參數(shù)、頻差一負荷增量系數(shù)、負荷一頻差增量修正系數(shù)，構建一次調(diào)頻工況下的優(yōu)化壓力控制函數(shù)，使不同負荷點，一次調(diào)頻動作時對應于頻差變負荷增量的調(diào)門開、關幅度比較準確，進而提高了一次調(diào)頻動作初期的變負荷性能;具備優(yōu)宜一次調(diào)頻性能的機組能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時迅速改變在網(wǎng)機組負荷，從而能在電網(wǎng)事故時使電網(wǎng)頻率快速恢復，向外繼續(xù)提供尚品質(zhì)的電量，能夠大大減小由于供電品質(zhì)問題造成的社會影響。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。
[0026]如圖1所示，一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，包含以下步驟:
[0027]步驟一、求取AGC功率指令與一次調(diào)頻功率變化要求值之和；
[0028]步驟二、將步驟一中獲得的和值與功率下限值進行比較，取二者中較大的值；
[0029]步驟三、將步驟二中獲得的較大的值與功率上限值進行比較，取二者中較小的值作為功率指令輸出。
[0030]所述的步驟一中一次調(diào)頻功率變化要求值是由機組轉速與額定轉速取差值后由速度不等率函數(shù)進行計算獲得的。
[0031]所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法還包含，在一次調(diào)頻與AGC變化方向不一致時，一次調(diào)頻的動作應優(yōu)先。
[0032]所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法還包含，引入給水變化協(xié)助一次調(diào)頻，一次調(diào)頻變負荷時加快給水超調(diào)前饋響應時間，同時減弱給水對分離器溫度的修正。
[0033]所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法還包含，當電網(wǎng)頻率下降時，應閉鎖減小功率的指令;當電網(wǎng)頻率上升時，應閉鎖增加功率的指令。
[0034]所述的閉鎖減小功率的指令，是通過將功率減速率設置為零來實現(xiàn)。
[0035]所述的閉鎖增加功率的指令，是通過將功率增速率設置為零來實現(xiàn)。
[0036]具體地:
[0037]1、設計一次調(diào)頻動作時將機組自動切至CBF方式的控制邏輯。
[0038]—次調(diào)頻動作時將機組切至以爐跟機為基礎的協(xié)調(diào)控制方式的一次調(diào)頻性能是最好的。
[0039]2、設計閉鎖與調(diào)頻反向負荷指令功能。
[0040]CCS側增加一次調(diào)頻的功率變化要求后，CCS的實際功率指令是AGC功率指令與一次調(diào)頻功率變化要求值之和，一次調(diào)頻的功率變化要求應設置在功率指令處理的“功率變化率”和“功率上下限”之間，這樣即能實現(xiàn)一次調(diào)頻快速變負荷，又能保證機組的發(fā)電功率控制在允許的范圍內(nèi)。在一次調(diào)頻與AGC變化方向不一致時，一次調(diào)頻的動作應優(yōu)先，當電網(wǎng)頻率下降時，應閉鎖功率的指令減小，同樣電網(wǎng)頻率上升時應閉鎖功率指令增加，通過把功率增或減速率設置為O的方法實現(xiàn)負荷指令的反向閉鎖。
[0041]3、設計閉鎖與調(diào)頻反向CCS調(diào)門指令功能。
[0042]當電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏差時，CCS側最初的一次調(diào)頻功能應協(xié)同DEH側一次調(diào)頻作用，閉鎖與一次調(diào)頻反向的調(diào)節(jié)作用。電網(wǎng)頻率下降時應閉鎖關汽機調(diào)門的調(diào)節(jié)作用，同樣電網(wǎng)頻率上升時應閉鎖開汽機調(diào)門的調(diào)節(jié)作用。
[0043 ] 4、對于超臨界機組弓I入給水變化協(xié)助調(diào)頻。
[0044]由于超臨界機組蓄熱小，一次調(diào)頻不能持續(xù)，如果沒有給水的變化，將不能完成較大幅度和持續(xù)的一次調(diào)頻任務。
[0045]5、引入給水變化的主要設計要點如下:
[0046]變負荷時適量適時地加入給水超調(diào)。適量適時的含義是使過熱蒸汽減溫水量不出現(xiàn)反方向波動，使給水的超調(diào)能反映到蒸汽流量的變化上。對于600MW超臨界機組一次調(diào)頻給水超調(diào)量?1800T/(600MW X頻差對應的負荷增量Mff) T。
[0047]一次調(diào)頻變負荷時加快給水超調(diào)前饋響應時間。給水指令滯后煤量指令的本意是動態(tài)補償煤、水對熱負荷的響應遲延差異，從而保證煤/水比，但一次調(diào)頻動作時需要快速變負荷并維持到頻率恢復，為保證一次調(diào)頻性能，給水的滯后時間必須合適。
[0048]一次調(diào)頻變負荷時減弱給水對分離器溫度的修正作用。通過各負荷段的試驗發(fā)現(xiàn)，加負荷時盡管汽水分離器出口給水焓值降低，分離器溫度調(diào)節(jié)器的入口控制偏差加大，分離器出口溫度略低，但在一定偏差范圍內(nèi)不讓修正回路動作而減水，煤/水比并未失調(diào)，穩(wěn)態(tài)后分離器出口溫度又恢復正常;減負荷的過程類似。具體的實施方法:區(qū)分穩(wěn)態(tài)、加負荷、減負荷3種不同的過程，在保證安全的范圍內(nèi)，對給水分離器溫度調(diào)節(jié)器的入口偏差進行智能處理，設置不同的調(diào)節(jié)死區(qū)，即加負荷過程中，減水方向的入口偏差的死區(qū)放大;減負荷過程中，加水方向的入口偏差的死區(qū)放大;穩(wěn)態(tài)時設置正常的死區(qū)。
[0049]6、設計CCS鍋爐側一次調(diào)頻控制功能。
[0050]汽機調(diào)門承擔一次調(diào)頻變負荷任務，是利用了燃煤機組的蓄熱，是一種能量透支，引入給水超調(diào)也是一種能量透支，因此機組有一次調(diào)頻變負荷要求時，除了鍋爐指令應與汽機調(diào)門同步按比例變化，變化鍋爐的煤量、風量，此外相應引入與一次調(diào)頻給水超調(diào)相對應的煤量超調(diào)，這樣一方面可以使機組功率變化達到一次調(diào)頻的永態(tài)要求值，使機組能承擔較長時間的一次調(diào)頻變負荷任務，另一方面，平衡機組的能量變化，使蒸汽參數(shù)恢復到額定狀態(tài)。
[0051 ] 7、對于基于DEB協(xié)調(diào)控制方式的汽包爐CCS側關鍵邏輯優(yōu)化。
[0052]8、一次調(diào)頻動作時適當放大壓力拉回負荷的死區(qū)。
[0053]從DEB協(xié)調(diào)控制邏輯可知，一次調(diào)頻動作時，會導致一級壓力、主蒸汽壓力波動，而這2個信號將作為熱量指令的主要組成部分，這是導致一次調(diào)頻動作時煤量晃動大的主要原因；此外滑壓曲線是根據(jù)包含一次調(diào)頻的負荷指令計算的，當一次調(diào)頻動作時會導致壓力設定值波動從而導致煤量主控波動。因此，采取一次調(diào)頻動作時暫時屏蔽一級壓力、主蒸汽壓力對熱量指令造成的波動，一次調(diào)頻動作結束按照一定速率再恢復對熱量指令的計算功能，而滑壓設定值曲線改為根據(jù)不包含一次調(diào)頻的負荷指令計算。從而可以解決一次調(diào)頻動作時因煤量波動造成負荷過調(diào)的問題。
[0054]解決汽機調(diào)門指令過調(diào)的問題:通過分析DEH控制邏輯可知，這個問題原因在于DEH側一次調(diào)頻與CCS指令疊加邏輯的重復造成的，采用一次調(diào)頻動作時暫時屏蔽CCS增減脈沖的做法可以解決這個問題。
[0055]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【主權項】
1.一種超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，其特征在于，包含以下步驟: 步驟一、求取AGC功率指令與一次調(diào)頻功率變化要求值之和； 步驟二、將步驟一中獲得的和值與功率下限值進行比較，取二者中較大的值； 步驟三、將步驟二中獲得的較大的值與功率上限值進行比較，取二者中較小的值作為功率指令輸出。2.如權利要求1所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，其特征在于，所述的步驟一中一次調(diào)頻功率變化要求值是由機組轉速與額定轉速取差值后由速度不等率函數(shù)進行計算獲得的。3.如權利要求1所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，其特征在于，進一步包含，在一次調(diào)頻與AGC變化方向不一致時，一次調(diào)頻的動作應優(yōu)先。4.如權利要求1所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，其特征在于，進一步包含當電網(wǎng)頻率下降時，應減小閉鎖功率的指令;當電網(wǎng)頻率上升時，應增加閉鎖功率的指令。5.如權利要求4所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，其特征在于，所述的減小閉鎖功率的指令，是通過將功率增速率設置為零來實現(xiàn)。6.如權利要求4所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，其特征在于，所述的增加閉鎖功率的指令，是通過將功率減速率設置為零來實現(xiàn)。7.如權利要求1所述的超臨界機組CCS側一次調(diào)頻方法，其特征在于，進一步包含，引入給水變化協(xié)助一次調(diào)頻，一次調(diào)頻變負荷時加快給水超調(diào)前饋響應時間，同時減弱給水對分離器溫度的修正。
【文檔編號】H02J3/24GK105896569SQ201610224152
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】單英雷, 杜洋, 張建新, 俞雪明, 殷慶華, 林清明, 李福興
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司