【《火电机组一次调频基本控制策略分析综述》2300字】

火电机组一次调频基本控制策略分析综述1.1典型方案目前，大部分发电机组采取DEH与CCS互相结合的一次调频方案。其中：DEH侧利用机组的蓄热能力，通过调节汽轮机的进汽阀，快速调整发电机组供电的有功功率，确保机组一次调频系统能够迅速反应。虽然DEH侧响应快速，但是其为了一次调频生成的命令不利于机组的正常运行，还需要DEH系统的功率控制和压力控制进行辅助。若只是单一的进汽阀调节，那么机组最终的负荷与额定负荷肯定会产生出入。CCS侧为供电功率的校正级，是具有负反馈的闭环控制系统，能够保证控制的持续性和精确度。CCS侧主要是通过控制汽轮机和锅炉来达到一次调频的效果。特别要说明的是，只有CCS处于自动控制状态时（也称协调投入方式），其一次调频的控制功能才能起作用，CCS将接受到的调频指令与机组本身的负荷指令进行运算叠加，经过一系列限速，限幅器后送入汽机控制器和锅炉控制器，继而调整相关参数，以达到调频目的。CCS与DEH共同作用时，协调控制系统能够确保和DEH的调节方向相同，避免与DEH的调节作用相互抵消，最终将负荷稳定到所设定的值。二者相互配合，更能够改善机组的一次调频性能。1.1.1DEH侧一次调频汽轮发电机组的功率并不单单由汽轮机的进汽量决定，还与主蒸汽压力等其他参数有关。在汽轮机其他参数一定的前提下，机组功率基本上与汽轮机的进汽量成正比。当电网负荷增大时，汽轮机的进汽量应增大，反之亦然。否则将引起电网频率的波动。如果不对进汽量进行控制，发电机将会偏离3000r/min，电网频率也会偏离规定的50Hz，所以DEH以转速偏差为信号，利用PID调节器调节阀门开度控制进汽量，以适应外界负荷的需求，因此，我们采用的DEH系统是计算汽轮机实际转速与额定转速的差值，然后将此差值转化为功率信号补偿或蒸汽流量补偿汽轮机数字电液控制系统（DEH）在并入电网网前为PID调节，并网后可根据需要选择CCS协调等多种控制方式，以满足不同情况下的需要。经实验建模仿真及实际运行经验可知：输入输出信号的延迟时间短，油动机动态响应迅速且关闭时间短能够很大程度地提高一次调频响应质量。从组成结构上来看，DEH控制系统有以下两部分：液压控制系统和电控系统。液压控制系统是DEH系统的动力部分，可以用来驱动阀门，使阀门的开度根据指令进行改变；电控部分则是DEH系统的大脑，即指挥部分，例如转速控制、功率控制、手/自动切换、汽轮机保护等，并最终形成各个阀门阀位指令REF_Ref73281709\r\h[11]。DEH系统一次调频控制结构一次调频在DEH系统的调频策略DEH控制策略：在负荷闭环控制模式下DEH控制器收集汽轮机的实际转速信息作为汽轮机控制系统的反馈量，经与额定转速比较，计算出转速偏差，送入PID调节器，经运算后得到调节信号，调整调节阀的开度，使被控量跟随设定值，以此保证机组正常的运行工况。（其实还会采集功率等其他信息，此处略）如果发生意外，DEH中的保护逻辑会迅速关闭主汽阀、调节阀等重要阀门，以保护机组设备。在发电机组并入电网之后，汽轮机转速对应着电网频率。但是汽轮机转速会随着电网总体的供电负荷与客户用电负荷的差值产生变化。在规模比较大的电网中，例如国家电网，单个火电机组供电负荷在电网中的比例极小，所以对电网的频率影响可以忽略不计。在这种情况下，调整汽轮机主调节阀开度时，机组的发电功率会产生很大的变化，但是汽轮机的转速在电网的影响下基本不变。但是如果在规模比较小的电网之中，单个机组的供电负荷在其中的比例比较大，当汽轮机主阀开度产生变化时，供电功率随之变化，电网会受到较大的冲击。为了确保供电频率满足电网要求，此时不仅仅要依靠汽轮机转速调节系统的一次调频，还需要二次调频的帮助，确保火电机组的供电负荷与电网负荷相一致。即使有完善的控制策略和运行保障，电网频率也不会是完全稳定的，难免会产生一些无关紧要的频率波动，而单元机组不应该对这些频率变化进行响应。如果机组没有设置频率偏差死区，相应的执行机构将频频产生无用动作，极其影响机组的供电和相关零件的使用寿命。在设置好死区之后，只有在转速偏差超出死区范围时，才会与补偿负荷成线性关系，经过线性化处理后便可得到准确的补偿负荷值。机组的一次调频功能主要是利用锅炉的蓄热来进行出力调整的，一旦频率波动过大，锅炉蓄热将无法满足负荷的改变，因此需要采用限幅处理REF_Ref73287798\r\h[12]。1.1.2CCS侧一次调频与在DEH系统中不同，CCS系统在一次调频过程中的主要作用是使额定功率等于实际功率，确保机组实际发电功率和频率符合电网的要求。在CCS侧，DCS切除汽轮机主控回路后，CCS侧便不再承担一次调频功能，此时由DEH侧响应一次调频指令。但是当DCS投入汽机主控回路时，为了能够快速响应DEH系统引起的汽机调门的变化，我们将DEH系统输出的负荷增量与在CCS控制系统中产生的负荷进行相加，并叠加一次调频的负荷指令，将此指令依次递送到汽轮机主控和锅炉主控，两个部位的控制器通过对汽机调门和燃料量进行调整，消除负荷上的偏差，从而成功实现响应一次调频的快速动作。此外，对于CCS系统，投入一次调频系统是一个极强的扰动，汽轮机整体的运行安全性和稳定性会受到一定的威胁，我们需要对CCS系统的几个方面进行对应的限制。①负荷限制：在深度调峰的特殊工况运行时，汽轮机与锅炉的蓄热能力较低，在机组进行一次调频动作时，汽轮机侧会引起汽轮机调门的突然变化，锅炉侧会引发送煤量的剧烈波动，继而引发汽包水位、炉膛压力和主汽温自动调节系统的不稳定，而设置一次调频投入的负荷下限可以减轻甚至避免这种情况的发生。与此相对，机组在满负荷运行时投入一次调频可能会导致机组过负荷运行的工况，因此还要设置一次调频的负荷上限