火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制對agc的適應(yīng)性分析

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1、火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制對AGC的適應(yīng)性分析0　概述　　發(fā)電自動(dòng)控制(AGC)工作在區(qū)域控制偏差(ACE)方式時(shí)，要求省網(wǎng)的發(fā)電量滿足區(qū)域網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)度計(jì)劃，并在電網(wǎng)頻率發(fā)生偏差時(shí)，承擔(dān)一定份額的頻差調(diào)節(jié)任務(wù)，這些總的負(fù)荷需求將分配給省網(wǎng)的各臺機(jī)組承擔(dān)。水、火電機(jī)組在負(fù)荷的響應(yīng)特性上存在著較大差異，特別是火電機(jī)組在能量產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換過程中存在著較大遲延，常常難以滿足負(fù)荷快速調(diào)度要求，尤其是在運(yùn)行工況和煤種偏離試驗(yàn)工況時(shí)。較大的問題是在初始階段出現(xiàn)負(fù)荷響應(yīng)延遲和實(shí)際負(fù)荷調(diào)節(jié)速率不能滿足要求，目前對此尚未提出明確標(biāo)

2、準(zhǔn)，在考核要求中僅規(guī)定：電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)誤差不超過±28MW，調(diào)節(jié)曲線必須在10min內(nèi)過一次零。一般認(rèn)為火電機(jī)組在進(jìn)行AGC控制時(shí)，負(fù)荷響應(yīng)的初始純遲延時(shí)間小于2min，負(fù)荷調(diào)節(jié)速率大于1%是可接受的。1　影響火電機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)的主要因素1.1　鍋爐響應(yīng)的遲延特性　　火電機(jī)組對負(fù)荷響應(yīng)的遲延主要取決于鍋爐在接到負(fù)荷指令后，改變煤量到蒸汽流量發(fā)生變化所需要的時(shí)間，即蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間。對遲延較大的中速磨直吹式制粉系統(tǒng)的300MW機(jī)組鍋爐進(jìn)行了試驗(yàn)，通過不同的一次風(fēng)量和改變煤粉細(xì)度，當(dāng)煤量變化±10%時(shí)

3、，測定各種工況下蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間。典型試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表1。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，鍋爐蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間一般在1.0～2.5min間，一次風(fēng)量大、風(fēng)速高，其煤粉攜帶能力強(qiáng)，煤粉　粗則制備過程短，可相應(yīng)減少純遲延時(shí)間。試驗(yàn)還表明，純遲延主要發(fā)生在制粉過程，由于一次風(fēng)量和煤粉細(xì)度受運(yùn)行要求限制，該遲延時(shí)間難以克服。表1　　典型試驗(yàn)數(shù)據(jù)項(xiàng)　目一次風(fēng)量煤粉細(xì)度80t/h61t/h折向擋板開度30%(粗)折向擋板開度70%(細(xì))上升下降上升下降上升下降上升下降蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間/s71.43171.43242

4、.86157.1557.1585.72107.00128.581.2　滑壓運(yùn)行影響　　機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)在滑壓運(yùn)行階段(25%～75%MCR)，鍋爐蓄熱能力將隨參數(shù)的變化而變化，變化方向恰好與負(fù)荷需求方向相同；當(dāng)需要增加負(fù)荷時(shí)，鍋爐同時(shí)需要吸收一部分熱量來提高參數(shù)，使其蓄熱能力增加；反之，在降低負(fù)荷時(shí)，參數(shù)降低，釋放蓄熱。這2種結(jié)果都阻礙機(jī)組對外界負(fù)荷需求的響應(yīng)，降低了負(fù)荷響應(yīng)速率。在實(shí)際試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)曲線出現(xiàn)了負(fù)荷升降的遲延平臺(見圖1)。以降低負(fù)荷過程為例，當(dāng)負(fù)荷降至定滑壓切換點(diǎn)后，鍋爐參數(shù)下降，

5、釋放的蓄熱補(bǔ)充了煤量下降所減少的熱量，此時(shí)協(xié)調(diào)控制的調(diào)節(jié)作用雖能促使煤量進(jìn)一步下降，但由于制粉過程的純遲延作用，暫不能影響負(fù)荷變化，負(fù)荷將保持一段時(shí)間(2min左右)，再開始較迅速地下降。圖1　負(fù)荷升降遲延示意P—壓力；N—功率；B—煤量1.3　協(xié)調(diào)控制方式　　嘉興電廠300MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式示于圖2。實(shí)際上，該系統(tǒng)是一個(gè)以鍋爐跟隨(BF)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)。為協(xié)調(diào)機(jī)、爐間對負(fù)荷的不同響應(yīng)能力，控制系統(tǒng)采用3個(gè)主要措施：一是在鍋爐側(cè)增加負(fù)荷指令的前饋信號(比例+積分)；二是在汽輪機(jī)側(cè)

6、增加負(fù)荷指令的延遲環(huán)節(jié)(PTn)；　三是當(dāng)主蒸汽壓力偏差過大時(shí)，增加調(diào)節(jié)汽門動(dòng)作的限制作用。由于PTn這一環(huán)節(jié)的存在推遲了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門動(dòng)作，為鍋爐爭取了儲備能量的時(shí)間，保證了負(fù)荷變化后續(xù)能量供給，有利于能量供求平衡，控制穩(wěn)定，參數(shù)調(diào)節(jié)品質(zhì)良好；另一方面，因調(diào)節(jié)汽門延遲打開，不能充分利用鍋爐蓄熱能力，使負(fù)荷響應(yīng)的純遲延時(shí)間增加，這在操作員設(shè)定負(fù)荷指令時(shí)影響不大，但當(dāng)接受ADS指令進(jìn)行AGC自動(dòng)控制時(shí)，中心調(diào)度控制器不能及時(shí)收到負(fù)荷變化的反饋指令，將對負(fù)荷調(diào)節(jié)產(chǎn)生惡劣影響。圖2　CCS原理1.4　鍋

7、爐蓄熱能力的利用　　可供利用的鍋爐蓄熱能力主要來自2方面：一是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門迅速關(guān)閉或打開時(shí)，造成汽壓突然變化，相應(yīng)改變了汽包壓力和飽和溫度，使汽包蒸發(fā)量突然變化，以適應(yīng)負(fù)荷需求；二是鍋爐受熱面金屬容量的儲存或釋放。后者的完成需要一定時(shí)間，因此無法利用在負(fù)荷指令變化瞬間縮短負(fù)荷響應(yīng)的純遲延；前者盡管在一定程度上可有效地縮短負(fù)荷響應(yīng)的純遲延，但其程度取決于參數(shù)允許偏離設(shè)定值的范圍，受到機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的限制。此外，直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)大遲延環(huán)節(jié)，在利用蓄熱能力縮短純遲延時(shí)間的同時(shí)

8、，加大了機(jī)、爐間能量供需的不平衡，使調(diào)節(jié)過程波動(dòng)加大，負(fù)荷響應(yīng)速度減慢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用蓄熱能力調(diào)節(jié)過程使負(fù)荷響應(yīng)的純遲延縮短了，而調(diào)節(jié)過程延長了(見圖3)。圖3　利用蓄熱能力的調(diào)節(jié)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)果1—未利用蓄熱能；2—利用蓄熱能力　　綜上所述，由于鍋爐固有的遲延特性，傳統(tǒng)的鍋爐蓄熱能力利用理論在實(shí)際應(yīng)用中受到限制?；瑝哼\(yùn)行鍋爐蓄熱能力的儲存和釋放對負(fù)荷調(diào)節(jié)的負(fù)面效應(yīng)，使火電機(jī)組對負(fù)荷調(diào)度的適應(yīng)性受到一定限制；此外，機(jī)組參數(shù)變化引起的熱應(yīng)力和對機(jī)組壽命的影響，也在一定程度上限制了負(fù)荷