1000MW超超临界机组AGC和一次调频响应改进探讨

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　　摘 要：在节能减排技术应用范围逐渐拓展的背景下，利用1000MW超超临界机组AGC和一次调频成为大众关注的热点之一。在这一背景下，本文介绍了某1000MW超超临界机组概况，结合1000MW超超临界机组AGC、一次调频相应改进标准及运行现状，从AGC负荷反馈和负荷指令信号校准、规范调节负荷变化率设定值、调节主汽压稳定平衡、修正机组滑压曲线等方面，对1000MW超超临界机组AGC和一次调频改进进行了简单的分析。
　　关键词：1000MW;超超临界机组;AGC;一次调频响应
　　中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）09-0151-02
　　0 引言
　　在1000MW超超临界机组运行过程中，由于自动发电量控制AGC方式特有缺陷，导致其频繁发生协调系统大延时、负荷响应慢等问题。针对这一问题，利用前馈超前响应的方式，有望对机组协调协同及其子系统控制逻辑、参数进行优化，有望解决主汽压力、锅炉过热等参数跟随缓慢问题。据此，对1000MW超超临界机组AGC和一次调频响应方式进行优化分析非常必要。
　　1 1000MW超超临界机组概况
　　某厂2号机组锅炉为东方锅炉厂DG3024/28.25-Ⅱ，该机组锅炉主要采用一次中间再热模式。其主要包括超超临界单炉膛π型直流炉、上海汽轮厂N1000-26.25/600/600超超临界凝汽式机组两个模块。其中超超临界单炉膛π型直流炉为对冲燃烧模式，DCS与DEH为一体化设计的国产maxDNA系统。
　　2 1000MW超超临界机组AGC和一次调频响应改进思路
　　2.1 1000MW超超临界机组AGC和一次调频运行现状
　　（1）在该厂2号机组锅炉运行期间，由于机组经常发生断煤，且煤热值和负荷不匹配。再加上辅机发生故障缺陷频率较高，导致2号机组锅炉投用AGC较少。（2）由于AGC指令和机组负荷测点不匹配、AGC速率设定及精度不准确、没有依据规定要求开展AGC性能试验，导致2号机组锅炉AGC投运精度、速率不高。（3）由于现阶段该厂区2号机组补气阀没有正常运行。再加上节能模式下一次调频动作量设定失误，导致该厂区2号机组锅炉一次调频响应速度及动作量与标准值差距较大。
　　2.2 1000MW超超临界机组AGC和一次调频改进标准
　　（1）根据江苏省国家电网两个最新办法的相关要求，国家电网调度机构能量管理系统（EMS）为全部在运AGC机组调节速率主要测定测定标准。即全部在运AGC机组调节速率应达到额定容量的1.50/min。在每低于额定容量0.10%/min后，可以5/kW为标准，进行考核。同时国家电网EMS系统，还可进行AGC的调节精度的控制。即控制機组锅炉AGC平均调节精度达到额定容量的0.50%左右。而对于达不到要求的运行机组，可依据每超出0.10%额定容量/d*wkW，进行考核。随后可利用调节速率因子，将AGC机组的速率进行合理划分。从可容忍区间、惩罚区间、奖励区间、标准区间等层次进行优化分析，以加强1000MW超超临界机组AGC速率、精度间联系，实现AGC速率和AGC精度相挂钩。（2）依据国家电网规定的1000MW超超临界机组AGC一次调频要求。即1000MW超超临界机组一次调频事故实测动作量应在其额定容量的6%以上，且1000MW超超临界机组一次调频测试动作量应在其额定容量的3.0%以上。同时1000MW超超临界机组一次调频响应指数在0-15s、0-30s、0-45s的区间内，应分别达到0.40、0.60、0.70。对于无法达到要求的1000MW超超临界机组，可依据每低于0.05/d*wkW，进行考核[1]。
　　3 1000MW超超临界机组AGC和一次调频响应改进思路
　　3.1 AGC负荷反馈和负荷指令信号校准措施
　　（1）保证机组接收的负荷指令与电网调度指令的一致性是1000MW超超临界机组负荷调节速率提升的首要调节。因此，在1000MW超超临界机组AGC参数优化设置过程中，电厂热工控制人员可以AGC负荷指令信号校准为重要工作，首先在1000MW超超临界机组AGC系统内，经微波，将电网调度EMS系统传输到电厂侧远动RTU。随后以电厂侧远动RTU为传输中介，利用硬接线方式，将信号传输至1000MW超超临界机组DCS系统。同时考虑到上述信号传输距离较远且传输节点较复杂，为避免长距离传输阶段指令信号出现偏差，电厂热工控制人员可以RTU与DCS系统间传输电缆为考核要点，在保证电缆屏蔽性能一定的基础上，对1000MW超超临界机组AGC进行离线调试[2]。（2）具体1000MW超超临界机组AGC离线调试工作主要是在AGC闭环联调前，针对电网调度EMS系统与电厂侧远动RTU、1000MW超超临界机组AGC接口装置与DCS系统之间，进行AGC信号调试，以保证上述系统间指令信号的稳定、准确传输。需要注意的是，在调度负荷指令期间，电厂热工控制人员可以电网调度EMS主机发出的机组期望出力指令值作为调度负荷指令，控制实际调度负荷质量与调度负荷质量期望值间偏差在1.0MW以下，保证1000MW超超临界机组AGC调节精度。（3）依据江苏省电力调度自动化处提出的新版发电企业考核办法，电厂可以1000MW超超临界机组实际出力偏差，即电厂DCS中的实际出力与省调EMS中实际出力的差值为标准。结合AGC负荷指令偏差特点，控制电厂DCS中的AGC负荷指令与省调EMS中的AGC负荷指令的差值与实际处理偏差间差值绝对值小于1.0MW。（4）由于该厂区2号机组DCS、DEH发电机有功数据均由六个功率变送器输出信号获得，而电力调度EMS系统中发电机有功数据，主要经交流采样装置获得数据上传后获得，两者有功功率来源的差异，导致该1000MW超超临界机组DCS、调度EMS中发电机有功数值偏差较大，进而影响了1000MW超超临界机组AGC性能。据此，电厂热工控制人员可以与继电保护专业人员合作，以现有自动化系统、DCS系统改动最少为标准，进行1000MW超超临界机组AGC响应优化技术方案制定。 　　3.2 规范调节负荷变化率设定值
　　该厂区1000MW超超临界机组AGC调节速率设定值大多在8.0MW左右，1000MW超超临界机组额定容量为1000.0MW，而由于该厂区控制系统具有一定延迟性，以往设定速率并不能达到规定要求。据此，电厂热工控制人员可依据1.5%额定容量/min需求，结合理论负荷设定变化率15MW/min，将实际设定值设定为13.0MW/min以上，从根本上上保证1.5%额定容量/min要求。
　　3.3 调整主汽压稳定平衡
　　由于1000MW超超临界机组反馈调节为小幅度调节模式，因此，为保证整体1000MW超超临界机组AGC控制系统调节精确度，电厂热工控制人员可依据该1000MW超超临界机组以往组态逻辑模式，对AGC控制参数进行进一步优化。即采用负荷指令前馈+PID反馈的调节方案，尽可能的将整个控制系统整定成开环调节方式，保证整体控制系统前馈控制回路参数整定精确度。同时考虑到1000MW超超临界机组AGC指令变化复杂性较高，且1000MW超超临界机组主汽压、燃料、给水等各控制量波动幅度较大。为保证过热器管道热应力、锅炉水冷壁受热一定，电厂热工控制专业人员可以锅炉爆管控制为要点，在常规负荷指令前馈+PID反馈的AGC调节方式的基础上，综合采用先进过程控制、神经网络控制、预测控制、自适应控制、模糊控制等先进技术，进行1000MW超超临界机组的优化控制。在1000MW超超临界机组AGC优化中采用的INFIT，主要是在以往主体框架的基础上，在反馈控制模块采用先进国际中最优质的控制算法，即预算控制技术。通过将预算控制技术代替以往PID控制模式，可以预先分析主蒸汽温度、主蒸汽温度、冷再温度等参数被调量变化趋势。随后根据主蒸汽温度、主蒸汽温度、冷再温度等参数被调量变化量，进行对应控制模式的设置，以提高1000MW超超临界机组控制系统的抗干扰能力[3]。
　　此外，为避免响应外界AGC指令变化时导致机前压力的波动过大，电厂热工控制人员可适当放宽限制汽机调门动作压力波动允许值。同时将汽机调门动作压力压力偏差值由1.0MPa放大到1.5MPa，以保证1000MW超超临界机组AGC性能。
　　3.4 修正机组滑压曲线
　　在炉跟机协调控制模式下，为进一步提高1000MW超超臨界机组AGC、一次调频响应效率，电厂热工控制人员可将CCS汽机主控作为负荷控制器。通过对1000MW超超临界机组负荷指令与实际负荷进行对比分析，可将分析结果以汽机指令输出的方式，传送至DEH系统，保证1000MW超超临界机组调门开度控制效率。随后由于该厂DEH系统可看作协调控制系统中的一个调节机构，在其正常运行过程中，通过向末级伺服卡内DEH投入转速/功率、最终调门输出项目配合，可形成闭环控制系统。此时CCS输出的汽机指令就为功率指令;而在1000MW超超临界机组变负荷运行中，若升负荷阶段经1000MW超超临界机组主汽调门超过45%，则可对高压调门曲线进行检查。综合考虑经济型、调节特性，及时调整高压调门滑压曲线，保证1000MW超超临界机组汽机高调门开度指示<40%，提高1000MW超超临界机组一次调频效率。
　　4 1000MW超超临界机组AGC和一次调频响应改进效果
　　在1000MW超超临界机组增加AGC模式优化后，1000MW超超临界机组在稳定负荷时，主汽压力偏差绝对值在0.150MPa以下，1000MW超超临界机组主汽温和再热汽温偏差绝对值在1-2℃之间。且在1000MW超超临界机组大幅度变负荷、或者受到不稳定因素干扰时，可以保证1000MW超超临界机组主汽压力偏差绝对值在0.5MPa以下，1000MW超超临界机组主汽温偏差及再热汽温偏差绝对值分别在15℃、8℃以下。在这个基础上，通过1000MW超超临界机组AGC及一次调频优化，其现有参数可在1000MW超超临界机组运行半个周期内恢复稳定，达到设定标准，从根本上降低了1000MW超超临界机组参数反复振荡问题发生概率。
　　5 结语
　　综上所述，依据以上1000MW超超临界机组AGC、一次调频指标考核需求，电厂热力控制专业人员可采用国际层面先进预测控制方式。在DEH、CCS协调控制系统中，结合1000MW超超临界机组实际情况，对1000MW超超临界机组一次调频、AGC性能参数进行改善，以保证厂区1000MW超超临界机组AGC和一次调频性能与标准要求相符，为电网稳定运行提供保障，从而进一步提高电力企业的经济、安全效益。
　　参考文献
　　[1] 郑卫东，张育均，陈金丹，等.汽轮机蓄热响应AGC及一次调频技术在1000MW机组的运用[J].电站系统工程，2015（5）：54-56.
　　[2] 尚星宇.1000MW超超临界机组协调系统优化及应用[J].宁夏电力，2016（1）：67-72.
　　[3] 李长春.先进控制技术在1000MW超超临界机组上的应用[J].电力工程技术，2016，35（3）：5-9.
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