火力发电机组CCS协调控制系统的优化

1、火力发电机组CCS协调控制系统的优化摘要：伴随当前社会经济快速发展，大型火力发电厂的数量逐步增多，电网供 电负荷方面出现了巨大变化，尤其是在快速大容量变化的条件下，依靠原有的调 度方式从电网调度联系电厂进行升降负荷的方法已经无法与当前电网的运行情况 相吻合，所以本文重点对火力发电机组协调控制系统进行分析和研究，确保机组 主要指标和电网频率处于稳定状态。关键词：火力发电机组；协调控制系统；控制方式；优化1火力发电机组CCS协调控制系统研究现状自动发电控制（AGC）的基本任务在于对电网频率进行维持，保证其处于允 许的误差条件下，并且保证频率累积误差处于可控范围之内，对互联电网净交换 功率进行控制，

2、依照相关的计划来进行操作，保证交换电能量处于计划限制范围 之内，并且符合电网频率、电网安全约束条件以及对外净交流功率计划的条件下 进行发电机组出力的控制。伴随当前电网规模进一步扩大，网架的结构也越来越 复杂，尤其在一些特高压输电网络的普及以及新能源的不断发展条件下，电网频 率负荷控制的难度越来越高，需要对调度支撑系统进行升级和创新。当前，如果电网出现大功率缺失扰动，则会导致系统频率出现大幅跌落。同 时，在一段时间内，由于联络线交换功率数据采集计算的过程中出现一定的时延， 或者在频率偏差系数设置的过程中和实际情况出现一定的出入，都会造成AGC计 算的过程中，ACE无法正确的将电网功率控制偏差反映

3、出来；与此同时，如果 ACE计算的结果是正值，那么AGC会向自动模式机组下发减出力的命令，导致系 统频率进一步恶化；同时，在出现故障之后，机组发电计划没有及时合理的作出 相应的调整，AGC计划跟踪模式机组执行的计划可能出现减负荷等情况，对故障 的恢复是非常不利的。与此同时，火电机组的AGC性能主要和给水、风量、燃料、协调控制系统等 相关系统共同组成，然而传统的火电机组控制系统往往只是重视就地机组的稳定 运行，这就造成调频调峰等涉网能力无法达到智能电网的要求，另外在降耗、环 保等方面也对发电机组的频率、调频、调峰功能产生了影响。当电网负荷指令出 现一定的变化，火电机组的始发功率也会随之进行变化，

4、与此同时在执行机构和 设备等方面出现的变化造成了性能和相关控制系统的性能出现下降等问题，常见 的问题主要有火电机组的实发功率无法达到自动跟踪电网负荷指令的具体要求， 也就是AGC性能无法符合电网的具体需要，有些发电机组虽然能够快速跟踪负荷 指令，然而机组的主蒸汽压力等参数波动较大，无法达到稳定运行的具体要求， 导致了发电效率和安全生产的水平大幅度的下降。2电厂机组运行控制方式通常条件下，大型火力发电机组的控制模式有以下几种：炉跟机模式、机炉 协调模式、机跟炉模式以及全手动模式，如果发电机组在正常条件下运行，一般 使用机炉协调模式，也就是CCS模式，根据实际情况的不同以及设备运用的情况， 对各种

5、模式进行灵活的使用。（1）全手动模式，也就是汽轮机组的主控应用等都通过手动模式进行操作， 机组在输出的过程中，主要通过手动模式进行输出数值的数定，对负荷的改变情 况进行观察，确保机炉之间能够有效进行配合。（2）炉跟机模式，锅炉在控制的过程中属于自动控制装置，工况具有较快的 负荷，汽压出现较大的波动，一般情况下没有RB信号或者汽机主控受控等条件下才能将其切换成为炉跟机模式。（3）机跟炉模式，也就是汽机主控是自动模式，负荷主要通过操作人员手动 将锅炉主控和命令改变，或者通过对燃料和给水量进行调节来进行操作，对负荷 变化速率进行密切关注，积极改变主汽压力情况，如果在手动与压力控制的模式 下，才需要将

6、其转变为机跟炉模式。（4）机炉协调模式也被叫做CCS模式，这种条件下炉机主控一般情况下都处 于自动模式，汽机的主控依照功率的偏差情况，对阀门开度进行调节，需要对压 力偏差进行考虑，锅炉主控就要将修正后的机组压力和负荷指令向风量控制回路 发送，确保负荷指令和锅炉出力之间进行匹配，在这种条件下，目标负荷主要是 利用相关操作人员根据实际情况在手动模式下进行设定。3火力发电机组CCS控制系统优化改进3.1优化后协调控制系统（1）锅炉压力控制回路优化。首先将机前压力和机前压力设定值的偏差在 PID上直接作用，如果实际压力和压力设定值出现一定的偏差，就会改变指令， 对燃料量进行调节避免热量信号精确度不足导

7、致的影响，确保压力处于稳定调整 状态，其次，尤其是在对主汽压力PID通过变参数进行控制的过程中，在升降负 荷的时候，因为锅炉燃烧过程中出现很大的惯性，这个时候压力偏差相对较大， 根据电网负荷指令的变化幅度和速度，直接通过FF前馈进行调节，可进一步提升 AGC-R模式运行时，机组的调节精度、响应时间以及调节速率符合电网两个细则 考核的实际要求。（2）燃料主控回路采用变参数控制。给煤机在投入自动数量方面的差异导致 系统传递特性之间出现差异，所以在给煤机投自动数量不同的条件下，需要通过 不同的比例积分参数进行调节和控制。（3）如果燃料主控输出后可以通过增加一条LDC输出前馈的模式进行操作， 其作用在

8、于在升降负荷的过程中，能够提前增减燃料，让锅炉响应速度增加。（4）在汽机主控当中进行复核指令前馈的增加，在升降负荷的过程中，利用 负荷指令的前馈作用在汽机主控指令上直接叠加，将负荷迅速改变，接着通过 PID来细调负荷，让负荷响应速度加快，让负荷的调整和超调时间减少。（5）重新校正热量信号，对参数进行重新调整，让热量信号的变化更为快捷 准确。3.2优化后一次调频、AGC试验在采取CCS控制策略优化之后，依照相关的联网标准规定验收AGC和机组一 次调频。（1）在对一次调频验收方案进行控制的过程中，首先需要将一次调频指令最 大值控制在24MW，对机组调频响应速度进行观察，并且即时监控实际负荷、燃 料

9、量、主汽压力等相关参数。在实验的过程中获得的结果是：一次调频瞬间升降 24MW负荷的条件下，燃料量的变化率最大为26t/h，主蒸汽压力的波动最大值 为0.5MPa，机组调频的响应时间、响应速度、动作幅度等指标均符合电网对一 次调频试验的相关规定。（2）在进行AGC验收的过程中，采取的具体方案是投入AGC，进行上升/下 降的40MW负荷扰动试验，对其试验速率进行控制，保证其速度不低于 7.5MW/min。对其实际的负荷响应速度进行观察。在试验的过程中分析其结果， 在进行升降负荷的时候，实际负荷情况和负荷指令在动态检测的时候，出现的偏 差最大值是0.6MW，在稳态的时候是0.1MW，具有较好的跟随，响应的速度比 较快；在进行动态的时候，主汽压力与设定值偏差的最大值达到了 0.4MPa，在稳 态的时候出现的最大偏差达到了 0.07MPa，各项指标都能够达到AGC快速调节的 具体要求。结束语发电厂协调控制系统在操作的过程中具有很强的实际意义，通过优化能够保 证动作的精确度和速度提高，让机组的响应能