[发明专利]一种全工况燃煤机组一次调频控制方法

说明书

本发明公开了一种全工况燃煤机组一次调频控制方法，可用于燃煤机组实际运行过程中的一次调频自动控制。一方面采用闭环控制方式，根据网频偏差动态实时修正主汽压力设定值，有效避免汽机跟随方式下对一次调频的反调，确保在该方式下机组的一次调频性能同样具备快速性和精确性；另一方面，综合考虑机组AGC和一次调频控制性能，采用一次调频过程修正，整体优化一次调频动作过程的控制性能与控制目标，有针对性的满足电网日益严格的考核要求。

技术领域

本发明涉及燃煤机组自动控制技术领域，尤其是一种全工况燃煤机组一次调频控制方法。

背景技术

近年来随着新能源电力和风电的大规模接入，网源结构越来越复杂。为了保证电网安全，各区域电网相继出台了“两个细则”，明确要求上网燃煤机组必须具备AGC和一次调频功能，并对机组AGC和一次调频性能进行严格考核。随着技术的不断更新与进步，各电网公司对“两个细则”的考核要求也是逐步加强，不断细化。如华北电网早期仅考核一次调频动作的正确率，而最新出台的考核细则加入了一次调频动作后期贡献电量的考核指标。再如东北电网不仅考核一次调频的快速响应，更注重一次调频的调节精度。因此，对于机组负荷控制来说，加强一次调频动作全过程控制性能的同时，还需兼顾机组AGC的控制性能，才能更好的避免调度的考核。国内学者对AGC和一次调频的控制技术均有针对性的研究，但综合考虑二者性能的研究相对较少。如中国专利《一种AGC与一次调频协调控制的电网频率调整方法》（专利申请号CN 201410700043.0）和中国专利《火电机组一次调频与AGC的协调控制方法》（专利申请号CN 201610461880.1），二者均考虑当AGC指令与一次调频增减负荷不同时闭锁机组AGC指令，这种做法虽然可短时提升机组一次调频性能，但在如今大规模新能源电力接入背景下，由于一次调频动作频繁且时间较长，长时间闭锁机组AGC指令将严重影响机组AGC调节性能，若综合考虑机组AGC和一次调频整体性能，这种方式得不偿失。

另外，出于环保考核的压力，为了增加新能源电力的接入能力，各区域电网鼓励燃煤机组具备深度调峰的能力，同时加大深度调峰的补偿力度，促使各大发电集团全面开展燃煤机组灵活性运行改造。常规的一次调频功能是在协调控制系统基础上实现的，即机组运行在协调控制方式，锅炉主控通过增减燃料量保持主汽压力稳定，汽机主控通过调节汽轮机高调门开度跟踪机组负荷指令。当网频波动超过死区时，一方面通过网频折算成功率指令叠加到负荷指令设定值上，保证一次调频动作的调整精度；另一方面则通过网频折算成汽轮机高调门开度增量叠加到综合阀位指令上，保证一次调频动作的快速性。然而，机组进入深度调峰工况时，风机、磨煤机、给水泵等重要辅机多工作在临界状态，锅炉主控往往不具备投入自动调节的条件。为了保证机组运行安全，燃煤机组多运行在汽机跟随方式，即汽机主控通过调节汽轮机高调门开度快速保持主汽压力稳定。电网对于一次调频性能的考核并不区分机组运行的方式，且要求并网后即进行一次调频考核，因此，研究设计适用机组不用运行方式的全工况燃煤机组一次调频的控制方法具有特别重要的意义。协调方式下，汽轮机高调门同时完成机组负荷和一次调频的调节功能，其调节方向是一致的，而汽机跟随方式下，由于汽轮机高调门需要维持主汽压力稳定，其调节方向与完成一次调频动作的调节方向不一致，对一次调频造成反调，这是汽机跟随方式下一次调频性能不佳的根本原因。因此有必要对汽机跟随方式下燃煤机组一次调频的控制方法进行深入研究，确保在该方式下机组的一次调频性能同样具备快速性和精确性。近些年众多研究机构和电厂对一次调频控制方法的分析研究主要集中在常规的协调控制方式下，汽机跟随方式下的一次调频控制方法鲜有报道。中国专利《火电机组压控阀控方式一次调频主汽压力自适应优化方法》（专利申请号CN 201510608556.3），首先根据各段主汽压力变化量与负荷变化量之间的关系,计算压控方式的主汽压力一次调频量；然后根据各压力段负荷变化量与综合阀位开度变化量的关系,确定阀控方式的综合阀位开度一次调频量；最后将主汽压力一次调频量、综合阀位开度一次调频量引入到压控阀控中,实现一次调频功能的主汽压力自适应控制。该控制方法通过试验得到不同主汽压力工况下压力变化量与负荷变化量的对应关系，对主汽压力设定值进行了修正，避免压控方式下对一次调频的反调，但这种修正是试验工况下取得的静态粗略修正，属于一种前馈式的开环控制，在一定程度上可以避免压控方式下一次调频的反调，但仍无法达到协调方式下一次调频的控制精度。且在实际投入使用时，实际工况不一定与试验工况相同，使得试验得到的静态参数与实际控制存在一定的偏差。