[发明专利]一种火电机组高速升负荷调峰系统及方法

说明书

一种火电机组高速升负荷调峰系统及方法，采用高精度电网侧频率表测量主变高压侧的电网频率输入越下限触发模块，当电网频率低于越下限触发模块设置的频率动作下限时，则输出高速升负荷需求信号，送入升负荷调峰动作与门，当高速升负荷需求信号与来自火电机组的高速升负荷允许指令同时为ture或1时，输出最终的高速升负荷动作指令，进入高速升负荷调峰控制作用选择开关组，根据可复选的动作组的开关配置，切换对应的旁路阀，实现火电机组的高速升负荷调峰；本发明无需电网调度的远程触发，响应速度和可靠性较好，用于电网调度在紧急情况下使用，尤其对于我国特高压大功率长距离输电落地的中东部受端区域电网具有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及火电站自动控制技术领域，具体涉及一种火电机组极限升负荷调峰系统及方法。

背景技术

我国三北地区具有丰富的风、光资源，近年来风电、光伏装机容量持续飞速增长，逐渐形成了大量清洁能源外送电源点或能源基地，并采用大容量、远距离输电方式向中、东部用电负荷中心供电，这些接收大功率输电的本地电网被称为受端电网。

受端电网有一个重要的特点，即本地机组发电功率远小于本地的用电负荷，虽然由外来发电功率补充，但这带来一个电网运行的巨大风险，即大功率远距离送电线路的故障跳闸、输电端大规模风场低电压穿越故障切除等，将导致受端电网发电功率大幅低于用电负荷，从而产生巨大的电功率不平衡，这种不平衡会导致受端电网的频率出现快速降低，如无法瞬时补充足够的发电功率，将导致电网被迫切除部分用电负荷等极端手段以组织电网频率的进一步下降。由于切负荷过程属紧急动作，不仅造成被切除负荷的巨大经济损失，而且很容易在动态过程中因负荷切除过多过快，引起电网功率振荡甚至解列等重大事故。

因此，大功率长距离受端电网非常重视电网功率稳定的控制。目前应对联络线失功率的问题，火电机组常规快速降升负荷调节包括一次调频、二次调频、三次调频功能。

(1)一次调频

一次调频是机组主动根据电网频率的变化进行负荷调节，当联络线失去功率并引起受端电网网频快速下降时，机组会自动快速升高功率运行，是机组的短时快速调频功能。其调节能力要求一般是15s达到调节目标的70％，30s达到调节目标的90％，调节幅度对300MW以上大功率火电机组一般是5-8％Pe(额定功率)。这样按调频上限6％Pe折算下来，15s内一次调频速率约16.8％Pe/min，30s平均一次调频速率为10.8％Pe/min，但如此高速的调频过程注定了其调节持续时间和幅度都较小，累计幅度上限约6％。此外，一般对机组额定负荷运行时，一次调频要求升负荷，此时一般要求调频上限为5％Pe，但实际机组在满负荷时基本都不具备足够的升负荷调频能力，不仅升负荷速率慢，而且升负荷幅度很小，尤其对于空冷机组在夏季用电高峰时，本身受冷端换热能力的下降达到额定功率发电都已十分困难，更不具备额定负荷时的进一步升负荷能力。

(2)AGC(自动发电控制)

电网二次调频一般指AGC，是电网调度根据网频与联络线功率交易情况通过控制系统自动下发负荷调节指令至机组侧，由机组控制系统响应AGC指令，从而实现负荷调节的目标。由于AGC调节范围要求较大，一般是45％-100％Pe，且下一个指令周期的调节方向随机，因此调节速率较低，电网要求一般高于1.5％Pe/min，实际机组大部分在1％Pe/min-1.5％Pe/min之间。与一次调频不同，机组在额定负荷运行时，AGC不会继续发升负荷指令，因此，机组额定负荷运行时，AGC没有进一步升负荷能力。

(3)三次调频

电网三次调频一般是指电网调度员根据电网调峰和潮流需要，通过电话告知机组运行人员，执行所需的大幅升降负荷需求，相当于是AGC调节的补充，除启/停机要求外，因为不涉及性能考核，因此响应速率和幅度不高于AGC指标要求。

现有技术潜在的可用于高速升负荷调峰的技术对比如下表所示。