60 MW热电联产机组一次调频优化试验与问题研究

王晓峰

（广州发展电力科技有限公司，广东 广州 511340）

1 机组一次调频技术指标要求

根据2010年2月份广东省电力调度中心发布的《广东电力系统一次调频运行管理规定》的要求，对广州发电厂#1机组一次调频的调差率、调节幅度、响应速度以及机组的调速系统等进行定性或定量要求，具体指标如下[1]。

（1）调频死区需具有DEH系统的火力发电机组，为±0.033 Hz（±2 r/min）。

（2）火力发电机组的转速不等率为4%～5%。

（3）对于配置DEH系统且机组容量小于100 MW的发电机组，迟缓率应小于0.15%。

（4）配置DEH（电液调速）系统的机组响应时间应不大于3 s。当电网频率变化超过机组一次调频死区时，初始阶段的15 s内，机组出力实际调节量应达到ΔP(Δf，t)理论最大值的60%以上；当电网频率变化超过机组一次调频死区时，初始阶段的60 s内，机组实际出力与响应目标偏差的平均值应在理论调整幅度的±8%以内。

（5）对于机组额定负荷小于200 MW的火力发电机组，限幅不小于±10%Pn（Pn为额定负荷）。

（6）配置分散控制系统（DCS）和无机炉协调控制功能（CCS）的机组，由DEH系统完成一次调频功能。

2 系统设计及性能优化

2.1 一次调频控制方式

该机组采用DEH系统完成机组负荷和压力的控制，并完成一次调频功能。

2.2 频差-负荷修正曲线

广州发电厂#1机组容量为60 MW。根据机组额定负荷，该机组的调节系统转速不等率为5%，一次调频最大调频负荷变化幅度为6 MW，一次调频负荷下限是最低稳燃负荷，一次调频死区转速差为±2 r/min，一次调频负荷上限为额定负荷，一次调频频率-负荷修正曲线如图1所示。

图1 机组一次调频负荷与频率曲线

2.3 一次调频参数优化

进行一次调频前，对机组DEH侧逻辑中一次调频的调频负荷函数进行曲线参数优化。根据#1机组一次调频频率-负荷修正曲线，对DEH调频负荷函数F（X）进行优化设计，优化后的调频负荷函数参数如表1所示。

表1 调频负荷函数F（X）

3 一次调频试验结果

按照预定一次调频试验方案进行DEH方式的一次调频试验。在DEH侧强制汽轮机转速信号为：3 000 r/min、2 997 r/min、3 000 r/min、3 003 r/min 、3 000 r/min、3 000 r/min、2 995 r/min、3 000 r/min、3 005 r/min、3 000 r/min、3 000 r/min、2 993 r/min、3 000 r/min、3 007 r/min及3 000 r/min，转速差对应的一次调频修正量分别为0 MW、-0.4 MW、0 MW、0.4 MW、0 MW、0 MW、-1.2 MW、0 MW、1.2 MW、0 MW、0 MW、-2 MW、0 MW、2 MW及0 MW。测定系统的一次调频响应迟延，最大15 s内一次调频量等，数据记录如表2所示。

广州发电厂#1机组一次调频试验结果为：一次调频动作后，机组负荷响应迟延在5 s以内，调频负荷在35 s内过渡到稳定值。根据试验情况发现，一次调频的响应特性基本能满足电网一次调频的要求，调频负荷在17～35 s内过渡到给定值，一次调频响应特性尚可，记录曲线如图2所示。

4 问 题

通过对广电#1机组一次调频试验和对现场设备检查发现，一次调频质量尚可，但仍存在如下问题。

（1）大部分机组从投产至今已运行超过25年，设备较陈旧。四台机组原为纯机械液压调节保安系统，2005年改造成电调系统，但由于机组EH油工作压力属低压范畴（2 MPa），低压电液转换器也不如高压伺服阀的精度高，所以调节过程相对缓慢。两个高调门通过机械连接方式实现顺序开启，高调门的流量特性存在较大的非线性。电调系统测量精度和准确性较差。DCS控制系统为炉机单独控制，无机炉协调控制系统。这些因素均限制了机组的一次调频出力。

表2 DEH控制方式下一次调频特性测试数据

图2 DEH控制一次调频试验曲线（±3 r/min～±7 r/min）

（2）供热机组抽汽量的变化影响一次调频性能。为保证机组供电、供热的品质，两台机组调节系统除调节机组电负荷外，还要跟踪调节抽汽压力（热负荷）。当一次调频动作时，改变电负荷的同时会改变热负荷。当供热热负荷变化时，改变热负荷的同时也会改变电负荷。因此，一次调频动作或热负荷波动时，电负荷与热负荷的调节存在不可避免的相互耦合，一次调频效果会被削减，甚至完全被淹没。热电联产的特性直接影响一次调频的调节品质。

（3）四台机组属于小容量机组，调频出力相对较小，功率变送器的波动值（幅度±0.3 MW）影响到一次调频贡献量。当电网频率在较小范围波动时，即使阀门动作正确，也会被淹没在功率信号测量误差中。

（4）由于机组都是小机组，一次调频量很小，很容易被负荷数据传输过程的波动掩盖。

（5）对汽机的现场转速测量精度差，且中调考核系统和DEH系统对转速（周波）的计量存在一定差异。

5 结 论

本文介绍了广州发电厂60 MW热电联产机组#1机组一次调频的基本情况，研究了该机组一次调频存在的问题，并提出了如下建议。

（1）设法改善机组转速、功率的测量精度及功率的测量准确性，以减小测量误差。

（2）设法稳定热负荷的压力值，以减小供热量的瞬时变化对机组一次调频品质的影响。