[实用新型]一种火电机组高速降负荷调峰系统

说明书

一种火电机组高速降负荷调峰系统，包括并列运行于电网的多台燃煤发电机组，每台燃煤发电机组与在所接入区域电网的终端间依次设置有高精度频率表、越上限触发模块和降负荷调峰动作与门，所述降负荷调峰动作与门与燃煤发电机组的RB控制回路连接；本实用新型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，尤其对于我国三北地区送端电网具有重要的现实意义。

技术领域

本实用新型涉及火电站自动控制技术领域，具体涉及一种火电机组高速降负荷调峰系统。

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，这些电源输送端的本地电网被称为送端电网。

送端电网有一个重要的特点，即发电功率远大于本地的用电负荷，虽然多余的功率被送走了，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将导致送端电网发电功率大幅高于用电负荷，从而产生巨大的电功率不平衡，这种不平衡会导致送端电网的频率出现飞速升高，从而带动大量用电和发电旋转机械转速的飞升，带来转动部件离心力过大诱发安全风险。严重的还会因为发电设备超速保护而瞬间失去大量发电功率，形成电网的功率振荡直至崩溃，产生巨大的经济损失。

因此，送端电网非常重视电网功率稳定的控制。然而，目前风电、光伏本身都无法应对这种快速、大容量的功率不平衡的调节，反而由于风、光能源的本身特点，极易频繁出现额外的间歇式功率扰动，因此，我国三北地区的调峰依靠主力火电机组，大幅提高发电功率的高速降负荷调峰能力十分重要。

火电机组常规降负荷调节包括一次调频、二次调频、三次调频和电超速保护(切机)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，当送端电网联络线跳闸引起网频飞升时，会自动快速降功率运行，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％，多数地区电网为6％Pe(额定功率)。这样按上限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％。

(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。

(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。

(4)电超速保护OPC(切机)

现代大功率火电机组控制系统一般配置有电超速保护功能，最初目的是预防汽轮发电机组超速，避免机组转速超过110％额定转速而使汽机跳闸。当机组转速(采用同步发电机，因此转速及对应电网频率)超过额定的103％时，电超速保护动作，快速关闭汽轮机进汽调门，并在机组转速恢复到额定转速后打开汽轮机进汽调门，目的是使机组避免跳闸的情况下维持机组在甩负荷或电网高频切机条件下的在线运行。由于该模式比较极端，其可靠性和稳定性有待定期试验确定，因此，属于不得已的极端手段，现有技术条件下不太可能用于机组调峰。

前述四种潜在的可用于降负荷调峰的技术对比如下表所示。