双细则考核下发电机组协调控制的优化研究

贾峰生，张志春

（1.山西电力科学研究院，山西 太原 030001；2.山西漳泽电力股份有限公司蒲州发电分公司，山西 永济 044500）

双细则考核下发电机组协调控制的优化研究

贾峰生1，张志春2

（1.山西电力科学研究院，山西 太原 030001；2.山西漳泽电力股份有限公司蒲州发电分公司，山西 永济 044500）

以某电厂2×300MW机组为例，分析了在自动发电控制系统双细则考核要求下燃煤发电机组协调控制系统在负荷适应性方面存在的响应滞后、响应速度不够快、容易超调等现象，并结合机组设备构成和燃烧系统设计的特点，研究和论证了所采取的一系列调整、运行方法及措施。

协调控制系统；自动发电控制；优化

0 引言

现代火力发电机组控制已普遍采用协调控制系统，自动发电控制系统AGC（Auto Generator Control）是连接电网与单元机组之间的纽带，承担着协调锅炉、汽机控制系统以响应调度负荷指令的重要任务，其控制性能直接取决于协调控制系统的控制特性。

为了更进一步提高电能质量，协调控制系统负荷适应性问题一直是协调控制着重解决的问题，尤其对配备直吹式制粉系统的燃煤煤粉炉机组更为突出，该类型机组响应滞后大，稳定周期长，对机组压力的控制需要有更完善的手段。

1 协调控制系统

某电厂2×300MW机组锅炉采用燃煤汽包锅炉，燃烧系统由5台正压直吹式磨煤机和12支1.2 t/h的油枪组成，送风机控制锅炉总风量；给水系统由3台50%负荷的电泵组成；汽机采用亚临界、一次再热、单轴、双缸、双排汽、凝汽式汽轮机；热控设备采用ABB公司生产的分散控制系统，协调控制系统原理框图见图1[1]。

发电机组协调控制系统CCS（Coordinating ControlSystem）主要由以下几部分组成。

1.1 单元机组负荷指令运算回路

机组负荷指令运算回路的主要任务是根据机、炉运行状态，选择机组可以接受的各种负荷指令，作为机、炉的功率给定值，分别送至锅炉主用控制器和汽机主用控制器。该回路由负荷控制站、最大最小值限制回路、变化率限制回路等部分组成。

1.2 压力设定值形成回路

定压运行时的压力定值运算回路、滑压运行时的压力定值运算回路、定/滑压无扰切换回路。

1.3 锅炉主用控制器

锅炉主用控制器相当于单元机组负荷指令处理回路与燃烧控制系统之间的接口，其功能是将机组负荷指令信号传送到风量控制系统和燃烧控制系统，以协调锅炉出力与负荷之间的匹配关系，同时，保证锅炉的安全、稳定运行。

1.4 汽机主用控制器

提供了CCS与汽轮机电液调节系统之间的接口，同时将机组负荷指令传送到汽机电液控制系统。

2 协调控制系统存在的问题

当前，煤粉汽包炉机组，协调控制系统大多采用上述方案，从以往的系统投运情况来看，虽然在负荷适应性方面许多问题已经解决得很好，但是，在AGC双细则下不能满足新的要求，主要表现在以下几个方面。

图1 协调控制系统原理框图

a）在磨煤机启、停过程中，锅炉负荷自身平衡能力差，影响机组负荷及压力、温度等运行参数的稳定性。

b）由于煤种的变化，导致锅炉的发热量在燃料量不变的情况下发生变化，影响锅炉压力及机组负荷的稳定性。

c）AGC指令频繁变化，导致负荷偏差大，而且稳定时间长，调节品质差，在双细则考核下难以达到指标要求。

3 协调控制系统适应性分析及优化措施

针对协调控制系统负荷适应性的问题，在进行详细分析的基础上，通过不断地试验、研究，结合该类型机组的特点及原设计思想，从方案设计及试验方面采取了相应的措施，对操作、运行提出了一些指导意见。

3.1 煤种变化对调节品质影响的问题

如果使用设计煤种作为燃料，则一定的负荷指令变化对应一定的燃料量变化，锅炉燃烧系统能够适应锅炉能量的需求，但是，如果煤的热值发生变化，一定的燃料量就得不到对应设计煤种发热时的锅炉出力。因此，需要热值校正因子，送到燃料控制回路，自动校正煤的发热量，使燃料量迅速响应煤质的变化。在现有逻辑中优化热值校正逻辑，以适应煤种的变化。

3.2 风/煤间的交叉限制对AGC调节速率的影响

常用的燃料和送风控制中都设计有风/煤交叉限制逻辑，以实现升负荷时先加风后加燃料、降负荷时先减燃料后减风的功能。在机组负荷变动中，此种功能往往成为制约机组负荷响应速度的一个因素。为了提高机组的负荷响应速度，取消了风/煤的交叉限制[2]。

3.3 增加磨煤机一次风风量控制的设定值微分补偿前馈

提高火电机组锅炉负荷动态响应能力的关键问题之一在于有效利用整个制粉系统的动态储存容量，中速磨煤机系统也如此。利用磨煤机一次风的超调趋势，改善锅炉的负荷响应特性。

在运行趋势上，表现为磨煤机负荷变化时，磨煤机一次风风量定值除随着给煤量按比例变化外，定值叠加了一个动态微分过调。在磨煤机负荷增减过程中，该微分过调随磨煤机负荷同向增加一次风风量定值，当磨煤机负荷稳定时该微分过调自动消失，定值仅剩下前述随给煤量按比例变化的风量定值部分。

3.4 修改磨煤机风量和温度挡板控制的双向解耦

以及磨煤机负荷前馈的作用形式

修改后的磨煤机一次风控制系统，磨煤机负荷稳定时，如果风量变化，则热风调节系统自动增减热风挡板的开度，同时，这些自动增减的热风挡板开度前馈至冷风挡板调节系统，按相同的方向增减冷风挡板开度；如果磨出口风粉混合温度变化，则冷风调节系统自动增减冷风挡板的开度，同时，这些自动增减的冷风挡板开度前馈至热风挡板调节系统，按相反的方向减少或增加热风挡板调节系统。如果由于某些原因增减磨煤机负荷时，按相同的方向，将给煤机指令同时前馈至热风挡板和冷风挡板，使冷、热风挡板同时随着给煤机转速增减其开度。通过以上优化加快了燃烧系统的反应速度。

3.5 减小机组负荷指令到汽机主用控制器的滞后时间

只要负荷指令变化，则汽机调汽门立刻开始响应变化，机组负荷随之改变，充分利用锅炉的蓄热使机组负荷快速响应，克服了负荷的起始响应滞后，但是需要保证系统的稳定性，保证机组运行参数在安全范围之内而实现负荷快速变化。

4 结论

经过多次论证与研究，协调控制的优化策略已应用于省内多个电厂并取得了良好的成效，使单元机组AGC的响应速度和静态指标更加完善，为电网调度自动化的实现奠定了坚实的基础，为电能质量的提升做出了贡献。

［1］ 段秋刚.提高协调控制系统适应性的研究［J］.山西电力，2002（3）:28-29.

［2］ 张秋生.电网两个细则实施条件下AGC和一次调频控制回路的改进［C］//2009年全国发电厂热工自动化专业会议论文集.北京:中国电力企业联合会，2009:1-9.

Research on the Optim ization of CCS under Dual Detailed Regulations

JIA Feng-sheng1，ZHANG Zhi-chun2
（1.Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China；2.Shanxi Zhangze Electric Power Co.，Ltd.，Puzhou Power Generating Branch，Yongji，Shanxi 044500，China）

Citing an example of 2 ×300 MW unit in a power plant，this paper analyzes the existing problems on load adaptability of coordinating control system of coal-fired power generator unit under dual detailed regulations of AGC system and makes researches of a series ofmeasures and ways on adjustment and operation in combination with unit equipment and designing characteristic.

coordinate control system；AGC；optimization

TM621.6

A

1671-0320（2012）04-0054-03

2012-04-04，

2012-06-11

贾峰生（1978-），男，山西平遥人，2004年毕业于太原理工大学控制理论控制工程专业，工程师，主要研究方向为火电机组自动控制系统；

张志春（1979-），男，山西怀仁人，2001年毕业于长沙电力学院热能工程及其自动化专业，工程师，从事发电厂热工控制工作。