燃气轮机发电机组运行控制模式探讨

2020-01-08王飞

湖北农机化 2020年9期

王飞

(南京汽轮电机(集团)有限责任公司，江苏南京 210000)

1 研究燃气轮机发电机组运行控制模式的重要性

对于燃气轮机简单循环的热效率来说，其在现实情况中随着技术的不断发展而出现了提高的趋势，热效率的提高间接扩大了燃气轮机技术的应用空间，其是清洁动力装置的基础技术，为了对不同的需求进行满足，燃气轮机在型谱方面也变得十分丰富，既能够在发电领域运行，也可以在机械驱动领域运行。而对于燃气轮机的发电组来说，当其被应用为医院以及相关场所的应急电源时，就可能是单机运行，而在较为偏远的地区往往就会由多机并列组成孤网。还有部分规模较大的区域也会出现特定的机组，特定机组中不同模式会出现随机、人为切换的情况，这也对控制系统提出了更高的要求，体现了研究燃气轮机发电机组运行控制模式的重要性。

2 燃气轮机发电机组运行控制模式的具体研究

2.1 燃气轮机发电机组及具体的组网模式

从燃气轮机发电机组及具体的组网模式来看，发电机是燃气轮机的负荷，而对于发电机来说，电力输出侧连接的用电设备构成了用电网络，成为了发电机组的负荷，所以想要对燃气轮机发电机组的运行进行优化，就必须要对发电机组的组网模式进行细致的研究。在电力的建设规程当中，电网中单机的容量不能超过电网总容量的一定比例，相比较而言，单机容量超过电网总容量的电网被成为小电网，不同组网模式存在着不同的控制算法。先从大电网的角度来看，在大电网中单台机组的容量占比并不大，即便是某台机组在运行的过程中消除了负荷，电网自身的功率也会被其他机组进行承接，所以不会对电网的运行产生具体影响，也就是说燃气轮机发电组在大电网模式下不需要参与调频。

再从小电网的角度来看，小电网与大电网是一种对立的性质，而脱离大网独立运行的小网在现实情况中也被人们称之为孤网。在孤网中，只有一台燃气轮机发电机组是发电设备的单机运行模式，这也是小电网的主要组网方式之一。另外，小电网还存在着多机并列的组网模式，在多机并列的小电网中，由于单台机组的具体容量占比较大，所以一旦某台机组出现了故障，就会甩掉负荷，导致其他机组无法对电网所亏功率进行承担，进而致使电网的频率出现大幅下降的情况，在严重时甚至会导致电网瓦解，所以应在实际情况中保证每台机组都能够有功率储备，另外每台机组都必须要具备稳定性的特征，只有如此才能够对电网频率的变化进行抑制。

2.2 燃气轮机发电机组的运行控制模式

对于燃气轮机发电机组的运行控制模式来说，与其他的发电机组一样，燃气轮机发电机组存在着不同的运行控制模式，无论是有差控制模式还是无差控制模式，亦或是功率控制模式都需要包括在其中。先从无差控制模式的角度来看，无差控制也就是指通过相关算法对燃气轮机的燃料流量进行一定程度上的调节，进而实现对发电机转速进行闭环控制的目的，对其进行控制是为了让电网的频率始终保持在额定值附近，由于转速无差控制始终注重实测值与设定值之间的具体偏差，所以从理论角度来看，无差控制模式在发电机组控制中不具备较强的可行性。

对于有差控制来说，其具体的方式来源于传统的机械调速器，虽然传统的机械调速器在现实中濒临被淘汰的边缘，但是实事求是地说，其在现实情况中仍然具备一定程度上的应用价值，这种调速器能够对发电机转速的变化进行响应，进而对燃料阀的开度进行自动调节，达到对发电机转速变化进行抑制的目的。有差控制本质上属于一种闭环控制，也就是根据具体的比例对规律进行控制，如果转速设定值没有发生变化，那么发电机的转速就会在发电机输出功率偏多时进行提升，有差控制一旦检测到转速升高就会对燃料基准进行降低，燃料一旦减少，机组的发电负荷就会出现下降的情况，影响到具体的转速方面，可达到对发电机转速变化进行抑制的目的。

最后需要提到功率控制的模式，其主要是指让机组在给定的负荷状态下运行并保证稳定性，如果功率控制不会对发电机频率的变化进行响应，也就不会参与到电网的调频过程当中，所以功率控制的具体模式只适合并入大电网的组网模式。

2.3 燃气轮机发电机组运行控制模式的选择

对燃气轮机发电机组的运行控制模式进行选择需要以现实情况为基础，如果选择的运行控制模式不够合理，就会影响燃气轮机发电机组的稳定性，甚至会导致燃气轮机发电机组损坏，所以必须要合理地对问题进行研究。在运行过程中，机组组网模式一旦发生改变，运行控制模式也需要合理地进行切换，在切换的过程中不应该对机组的运行状态进行影响，所以在暂时不会发生变化的控制算法中必须保证有一个参数能够对机组当前的运行状态进行跟踪，这一参数也就是跟踪参数。

例如，当控制模式还是进行变化时，由有差控制切换为无差控制，那么就必须要以当前的转数作为跟踪参数，之后将其传递给控制器，在启用控制器后就可以循序渐进地将转速设定值调节到额定值上，如果控制模式从无差控制转换到了有差控制，就应该将当前的燃料基准转换为有差控制的具体转速设定值，之后再对有差控制模式进行启用。