兩級供熱機組一次調頻性能試驗及優化

徐譽瑋，雷增強，彭佩

（1.廣州中電荔新電力實業有限公司，廣東 廣州 511340）（2.廣州粵能電力科技開發有限公司，廣東 廣州 510075）

兩級供熱機組一次調頻性能試驗及優化

徐譽瑋1，雷增強2，彭佩1

（1.廣州中電荔新電力實業有限公司，廣東 廣州 511340）（2.廣州粵能電力科技開發有限公司，廣東 廣州 510075）

本文介紹了中電荔新電廠330MW兩級供熱機組1號機組一次調頻的基本實施情況，并對該機組一次調頻所存在的問題進行了研究及分析，提出了性能優化方案。試驗及投運效果證明，通過性能優化改善了該機組的一次調頻特性，滿足了電網的要求。

兩級供熱；一次調頻；轉速不等率；調頻流量函數

廣州中電荔新電廠1號機組為330MW兩級供熱發電機組。汽輪機選用東方汽輪機有限公司330MW純凝汽輪發電機組，為亞臨界、中間再熱、雙缸雙排汽、雙抽凝汽式機組[1]。機組啟動方式具有不帶旁路的高壓缸啟動和帶旁路的高中壓缸聯合啟動。鍋爐為東方鍋爐廠研發，系亞臨界、自然循環、單爐膛四角切圓燃燒、一次中間再熱、擺動燃燒器調溫，平衡通風、固態排渣、露天布置、全鋼構架、全懸吊結構、“II”型布置汽包鍋爐。發電機采用東方電機股份有限公司生產的QFSN-330-2-20型發電機，冷卻方式為雙水內冷，具有失磁異步運行、進相運行、調峰運行和不對稱運行能力。機組的分散控制系統采用新華控制工程有限公司的XDC800分散控制系統，DEH控制系統采用GE新華的XDPS-400e控制系統。

電力系統運行的主要任務之一是對頻率進行監視和控制，而發電機組的一次調頻功能對維持電網頻率的穩定至關重要，為保證電網安全、穩定運行，根據《廣東電網（統調）發電機組一次調頻運行管理規定》要求，廣東省電網所有統調的發電機組均要求投入一次調頻功能[2]。目前，機組的控制系統采用新華公司的DCS系統進行一體化控制。一次調頻是指當電網頻率偏離額定值時，發電機組調節控制系統自動控制機組有功功率的增加（頻率下降時）或減少（頻率升高時），以使電網頻率迅速回到額定值范圍的特性。

1 機組一次調頻技術指標要求

根據《廣東電網（統調）發電機組一次調頻運行管理規定》要求，對中電荔新電廠發電機組一次調頻的響應速度、調節幅度和調差率以及機組的調速系統、控制系統等進行定量或定性的技術要求調整，具體指標如下：

（1）機組參與一次調頻的死區：配置DEH的火電機組為±0.033Hz（±2r/min）；

（2）火電機組轉速不等率：4%～5%；

（3）調節系統遲緩率：DEH電液調節型、機組容量≥200MW的機組遲緩率小于 0.07%；

（4）一次調頻響應行為時間要求：當電網頻率變化超過機組一次調頻死區時，電液調節型機組響應時間應小于等于3秒，在電網頻率變化超過機組一次調頻死區時開始的15秒內，機組出力實際調節量應達到△P(△f,t)理論最大值的60%以上。在電網頻率變化超過機組一次調頻死區時開始的60秒內，機組實際出力與響應目標的偏差的平均值應在理論計算的調整幅度的±8%內[3～4]。

（5）機組參與一次調頻的負荷最大調整幅度設定值：額定負荷在200（含）～500MW之間的火電機組，限制幅度大于等于±8%Pn（Pn為額定負荷，下同），對于1號機組，參與一次調頻的負荷最大調整幅度為±26.4MW。

（6）對調速系統、機組控制系統的技術要求：對于采用分散控制系統（DCS）、具有機爐協調控制功能（CCS）的機組，應在DCS中投入頻率校正回路，由DEH、DCS共同完成一次調頻功能。

2 系統設計及性能優化

2.1一次調頻控制方式

該機組采用CCS與DEH系統完成機爐負荷與壓力的控制，根據上文1中第6項要求，應該同時在DCS與DEH側同時實施頻差（其中，頻差=電網額定頻率-實際電網頻率，下同）或頻率校正，即機組一次調頻功能由CCS與DEH共同完成。

2.2頻差-負荷修正曲線

中電荔新電廠#1機組容量為330MW，一次調頻最大負荷變化幅度為額定負荷的±8%，調節系統轉速不等率5%，一次調頻死區轉速為±2r/min，一次調頻負荷下限為最低穩燃負荷，上限為額定負荷[5]。一次調頻頻率-負荷修正曲線設置如下（按轉速不等率為5%，負荷最大調整幅度按±8%Pn設置）。如圖1所示。

圖1 機組一次調頻負荷與頻率曲線

2.3一次調頻邏輯優化

進行一次調頻試驗前，對DEH一次調頻邏輯進行檢查并進行優化，優化后邏輯圖如圖2所示。

圖2 機組一次調頻邏輯

經過分析一次調頻歷史數據發現，當該機組主汽壓力波動時，對一次調頻影響很大，故在原邏輯中增加了主汽壓力對一次調頻量貢獻值，如圖2中主汽壓力回路以及F2（X）所示。

2.4一次調頻參數設計及優化

在進行一次調頻前，對機組DEH側一次調頻邏輯中調頻負荷函數和調頻流量函數進行參數設計及優化。

（1）DEH中調頻負荷函數設計

根據中電荔新330MW發電機組一次調頻頻率-負荷修正曲線，對圖2中的調頻負荷函數F1(X)進行優化設計，調頻負荷函數參數見表1。

表1 調頻負荷函數F1(X)

（2）DEH中主汽壓流量函數優化

在進行試驗過程中發現主汽壓力對一次調頻影響較大，故邏輯中增加了主汽壓力對一次調頻量貢獻值，以達到理想的調頻效果，主汽壓流量函數F2(X)參數見表2。

表2 主汽壓流量函數F2(X)

3 DEH-CCS聯合一次調頻試驗結果

進行DEH-CCS聯合方式的一次調頻試驗，在DEH側分別強制汽機轉速為3000r/min→2997r/min→3000r/min→3003r/min →3000r/min、3000r/min→2992r/min →3000r/min→3008r/min →3000r/min，其對應一次調頻修正量分別為0MW→-2.2MW →0MW→2.2MW→0MW、0MW→-13.2MW→0MW→13.2MW→0MW，測定系統的一次調頻響應遲延、最大15秒內一次調頻量、60秒內的負荷及設定值的最大偏差等，數據記錄見表3。

結果如下：一次調頻動作后，DEH負荷響應遲延在32秒以內，調頻負荷在5秒內過渡到穩定值。從試驗情況來看，一次調頻的響應特性基本上能滿足電網的要求，在60秒內的調頻量為理論調頻量的81%～119%，調頻負荷在7～13秒內過渡到給定值，一次調頻響應特性較好，記錄曲線如圖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聯合控制方式下一次調頻特性測試數據

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1003-0492(2015)03-0084-03

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