600MW火力发电机组协调系统优化及合理调节

高广宇

摘 要：随着社会不断发展，我国电网建设规模逐渐扩大，面对人们用电需求量增加的问题，需要重视电力输送的品质，注重供电稳定性以及安全性，提高电网负荷能力。对供电需求的满足需要促进供电机组的协调系统优化，作为一个变量较多且涉及因素复杂的系统，对协调系统的优化升级能够促进经营成本的降低，保证供电系统的安全与稳定。本文将通过对600MW火力发电机组的参数进行分析，研究其协调系统的运行过程，深入探究促进系统优化与调节的具体措施，推动供电系统升级，提高供电品质，为满足用户用电需求而不断努力。

关键词：火力发电机组；协调系统；调节与优化

中图分类号：TM621 文献标识码：A

由于人口数量增多以及生产生活用电需求量的扩大，我国为了提高电力供应水平不断扩大电网规模，虽然电网建设规模的扩大有效缓解供电不足问题，但电力的控制管理系统仍然发展缓慢，传统的自动控制系统已经不能满足现今的供电系统规模，降低了对电网系统安全性、稳定性的管理，因此要求发展新型控制系统，以符合大中型发电机组的需求，促进供电的稳定安全，协调控制系统也就应运而生了。

1.火力发电机组的协调控制系统

火力发电机组的运行方式过程为：使用燃煤作为主要燃料，在制粉系统中将煤变为粉末状，经过配风运送至锅炉，利用其产生的热能将水转化成蒸汽，再利用蒸汽的高压使汽轮机产生高速旋转从而推动发电机转动并反复迅速切割磁力线产生电力，使火力向电力转换。以上环节的连接需要各设备之间的协调，从而促使发电系统的正常运转，因此可以利用协调控制系统达到目的。协调控制系统共有6种运行方式。

1.1基本方式

基本方式属于低级运行方式，一般在机组处于启动状态和供电负荷较低的状态下运行，当汽轮机和锅炉辅助出现运行异常状态时也可以运用这种办法进行故障排查。基本方式主要使锅炉与汽机的主要控制系统处于手动状态，由相关工作人员进行手动控制，让系统负荷指令对机组的实际发出功率进行跟踪管控，并始终保持向更高一级控制系统转换的状态。

1.2机跟炉方式

机跟炉方式也叫汽轮机跟踪方式，属于协调系统中的较高级运行方式，当处于汽轮机状态正常，锅炉没有自主运行能力的情况时，可以使用这种方式。锅炉一般会因为处于低负荷状态、工作状况不稳定、锅炉或者锅炉辅机出现问题等原因而不具备自主运行能力。其运行办法为：将汽轮机设定为自动运行并保持锅炉的手动运行状态，通过汽轮机实现对主控气压的自动调节，压力值为工作人员提前设定，单元机组不接收负荷指令，只根据锅炉的输出负荷变换功率。当出现问题时，采取机跟炉方式，利用汽轮机将主控气压维持在某一固定数值，帮助发电系统迅速找到故障发生点，及时恢复正常的系统运行参数，避免问题的扩大化，减少经济损失。

1.3炉跟机方式

这种方式也被称为锅炉跟踪方式，一般用在汽轮机设备出现故障或者机组负荷受限状况中。主要通过将锅炉设置为自动运行对气压进行自主调节，气压值由工作人员提前设置，汽轮机处于手动运行状态，机组输出功率通过工作人员手动控制或者利用DEH进行自动调节。

1.4机跟炉协调

这是协调系统中的高级运行方式，利用汽轮机进行跟踪的一种系统协调方式。此种方式应用范围较广，只要单元机组带有基本负荷就都可以使用。机跟炉的协调方式将汽轮机与锅炉同时处于自动运行状态，汽轮机接收负荷信号反馈，并控制气压，气压数值为工作人员提前手动设定，也可以利用自动滑压进行设置。锅炉负责机组自动调功，并接收前端的负荷反馈信号，负荷参数由工作人员设定或者由ADS分配，且机跟炉协调方式参与电网的调频活动。

1.5炉跟机协调

同样作为协调方式中的高级运行方式，这种运行方式参与供电电路调频。主要通过锅炉跟踪进行设备协调，对参与电网调峰的设备具有良好效果，此种运行方式下，汽轮机与锅炉都在自动控制状态，通过锅炉对气压进行自动调节，对目标负荷信号进行接收，通过汽轮机调整机组功率，其操作方式与机跟炉运行方式基本相同。

1.6机炉协调方式

是机跟炉与炉跟机两种运行方式的综合，汽轮机与锅炉同时处于自动运行状态，汽轮机控制气压和输出功率，锅炉也对输出功率进行控制，二者同时作用于机组，并参与供电网的调频环节。这种状态下会将汽轮机的气压设定数值略高于输出功率设定值，重点在于气压的自动调节，气压数值既可以通过工作人员进行手动设定，也可以由自动滑压进行设置。锅炉负责机组设备的调功，接收目标负荷信号。也有部分协调系统采取锅炉负责气压自动调节的情况，这种状态下，汽轮机主要负责控制输出功率，气压调谐为辅。

2.协调控制系统中存在的问题

2.1机组主控气压响应较慢

在对目标负荷进行提升时，需要调节调门开度，命令信号立即加大，但整个设备机组延迟较大，锅炉的燃烧要有一个缓慢变化的过程，所以会产生延迟，对热量的监控数值不能精确及时地反映锅炉的实时燃烧状态，当升降负荷进行时，如果升速率一定，那么负荷指令前馈微分输出为恒定值，此时仅仅依靠汽机能量需求信号和热量信号的偏差来改变燃料量，导致压力响应速度慢。特别是在升降负荷结束后，稳态偏差迟迟不能消除。

2.2 AGC投入后，汽机负荷响应慢，不能达到网调的要求

對火力发电机组来说，负荷的响应速度和机前压力的波动量是一对矛盾的过程。如升负荷时，要保证负荷的响应速度，就要迅速动作汽机调门，充分利用锅炉蓄热，所以会导致主汽压力的快速下降要保证主蒸汽压力的平稳，就需要牺牲负荷的响应速度，等待锅炉燃烧产生的新蒸汽。CCS投入后，从机组运行角度来考虑，升降负荷过程中希望主蒸汽压力波动较小，所以一般采取适当牺牲负荷的响应速度来保证主蒸汽压力的稳定。但是在投入AGC后，网调更关心负荷的响应速度，所以必须对原先的控制策略进行优化，不仅要保证主蒸汽压力的波动量而且还要满足AGC对负荷响应速度的要求。

3.优化后协调控制系统

3.1优化后协调控制系统分析

针对原来控制方案的不足之处，我们对在升降负荷时，通过负荷指令的前馈作用直接叠加到汽机主控指令上，从而迅速改变负荷。然后由PID对负荷进行细调。这样既加快了负荷响应速度，又减少了负荷超调和调整时间。热量信号的重新校正，可以使参数得到重新调整，使得热量信号更加准确。

3.2优化后一次调频、AGC试验

对CCS控制策略优化后，网调对该电厂一次调频、AGC进行了验收。（1）一次调频验收方案为：强制一次调频指令最大值±24NIW，观察负荷响应速度以及主汽压力、燃料量、实际负荷等重要参数的变化。试验结果为：在一次调频瞬间升降24NIW负荷过程中：主蒸汽压力最大波动±25MPa，燃料量最大变化为±26，实际负荷响应迅速。各项指标均优于网调对一次调频试验的规定。（2）AGC验收方案为：投入AGC，做升/降40NI认负荷扰动试验，试验速率为6NIW。观察实际负荷响应速度以及主汽压力、燃料量等重要参数的变化。

结论

火力发电机的协调系统是促进发电效率提高，降低生产成本，提高供电稳定性与安全性的基础，因此促进协调系统的优化与调节具有极为重要的作用，要求面对负荷压力的耦合问题利用反偏差函数措施进行调节；利用前馈信号增加目标负荷指令中的超前调节，并传递至PID，避免扰动因素的同时进行，降低延迟，提高反馈速度与反馈数值的准确。通过对协调系统的优化完善发电机组运行方式，提高供电质量，满足用户供电需求。

参考文献

[1]李建勋古.交电厂300MW机组一次调频的应用及分析[J].山西焦煤科技，2011（9）：69.

[2]林文孚，胡燕.单元机组自动控制技术[M].北京：中国电力出版社，2008.endprint