火电机组协调控制对agc的适应性分析

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1、火电机组协调控制对AGC的适应性分析0　概述　　发电自动控制(AGC)工作在区域控制偏差(ACE)方式时，要求省网的发电量满足区域网的负荷调度计划，并在电网频率发生偏差时，承担一定份额的频差调节任务，这些总的负荷需求将分配给省网的各台机组承担。水、火电机组在负荷的响应特性上存在着较大差异，特别是火电机组在能量产生和转换过程中存在着较大迟延，常常难以满足负荷快速调度要求，尤其是在运行工况和煤种偏离试验工况时。较大的问题是在初始阶段出现负荷响应延迟和实际负荷调节速率不能满足要求，目前对此尚未提出明确标

2、准，在考核要求中仅规定：电网负荷调节误差不超过±28MW，调节曲线必须在10min内过一次零。一般认为火电机组在进行AGC控制时，负荷响应的初始纯迟延时间小于2min，负荷调节速率大于1%是可接受的。1　影响火电机组负荷响应的主要因素1.1　锅炉响应的迟延特性　　火电机组对负荷响应的迟延主要取决于锅炉在接到负荷指令后，改变煤量到蒸汽流量发生变化所需要的时间，即蒸汽产生的纯迟延时间。对迟延较大的中速磨直吹式制粉系统的300MW机组锅炉进行了试验，通过不同的一次风量和改变煤粉细度，当煤量变化±10%时

3、，测定各种工况下蒸汽产生的纯迟延时间。典型试验数据列于表1。由试验数据可见，锅炉蒸汽产生的纯迟延时间一般在1.0～2.5min间，一次风量大、风速高，其煤粉携带能力强，煤粉　粗则制备过程短，可相应减少纯迟延时间。试验还表明，纯迟延主要发生在制粉过程，由于一次风量和煤粉细度受运行要求限制，该迟延时间难以克服。表1　　典型试验数据项　目一次风量煤粉细度80t/h61t/h折向挡板开度30%(粗)折向挡板开度70%(细)上升下降上升下降上升下降上升下降蒸汽产生的纯迟延时间/s71.43171.43242

4、.86157.1557.1585.72107.00128.581.2　滑压运行影响　　机组负荷变动在滑压运行阶段(25%～75%MCR)，锅炉蓄热能力将随参数的变化而变化，变化方向恰好与负荷需求方向相同；当需要增加负荷时，锅炉同时需要吸收一部分热量来提高参数，使其蓄热能力增加；反之，在降低负荷时，参数降低，释放蓄热。这2种结果都阻碍机组对外界负荷需求的响应，降低了负荷响应速率。在实际试验过程中，试验曲线出现了负荷升降的迟延平台(见图1)。以降低负荷过程为例，当负荷降至定滑压切换点后，锅炉参数下降，

5、释放的蓄热补充了煤量下降所减少的热量，此时协调控制的调节作用虽能促使煤量进一步下降，但由于制粉过程的纯迟延作用，暂不能影响负荷变化，负荷将保持一段时间(2min左右)，再开始较迅速地下降。图1　负荷升降迟延示意P—压力；N—功率；B—煤量1.3　协调控制方式　　嘉兴电厂300MW机组协调控制方式示于图2。实际上，该系统是一个以锅炉跟随(BF)为基础的协调控制系统(CCS)。为协调机、炉间对负荷的不同响应能力，控制系统采用3个主要措施：一是在锅炉侧增加负荷指令的前馈信号(比例+积分)；二是在汽轮机侧

6、增加负荷指令的延迟环节(PTn)；　三是当主蒸汽压力偏差过大时，增加调节汽门动作的限制作用。由于PTn这一环节的存在推迟了汽轮机调节汽门动作，为锅炉争取了储备能量的时间，保证了负荷变化后续能量供给，有利于能量供求平衡，控制稳定，参数调节品质良好；另一方面，因调节汽门延迟打开，不能充分利用锅炉蓄热能力，使负荷响应的纯迟延时间增加，这在操作员设定负荷指令时影响不大，但当接受ADS指令进行AGC自动控制时，中心调度控制器不能及时收到负荷变化的反馈指令，将对负荷调节产生恶劣影响。图2　CCS原理1.4　锅

7、炉蓄热能力的利用　　可供利用的锅炉蓄热能力主要来自2方面：一是汽轮机调节汽门迅速关闭或打开时，造成汽压突然变化，相应改变了汽包压力和饱和温度，使汽包蒸发量突然变化，以适应负荷需求；二是锅炉受热面金属容量的储存或释放。后者的完成需要一定时间，因此无法利用在负荷指令变化瞬间缩短负荷响应的纯迟延；前者尽管在一定程度上可有效地缩短负荷响应的纯迟延，但其程度取决于参数允许偏离设定值的范围，受到机组安全、经济运行的限制。此外，直吹式制粉系统的锅炉燃烧调节系统是一个大迟延环节，在利用蓄热能力缩短纯迟延时间的同时

8、，加大了机、炉间能量供需的不平衡，使调节过程波动加大，负荷响应速度减慢。实验结果表明，利用蓄热能力调节过程使负荷响应的纯迟延缩短了，而调节过程延长了(见图3)。图3　利用蓄热能力的调节过程实验结果1—未利用蓄热能；2—利用蓄热能力　　综上所述，由于锅炉固有的迟延特性，传统的锅炉蓄热能力利用理论在实际应用中受到限制。滑压运行锅炉蓄热能力的储存和释放对负荷调节的负面效应，使火电机组对负荷调度的适应性受到一定限制；此外，机组参数变化引起的热应力和对机组寿命的影响，也在一定程度上限制了负荷