新形势下300MW火电机组“两个细则”功能优化

张强

（大唐佛山热电有限责任公司，广东 佛山 528500）

0 引言

为保障华北电力系统安全、优质、经济运行，维护电力企业的合法权益，促进电网经营企业和并网发电厂协调发展。2011年4月1日，山西省电网开始实行《华北区域发电厂并网运行管理实施细则（试行）》和《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则（试行）》。另在2018年发布了对发电机组一次调频管理中的相关内容进行了修改的征求意见稿，明确当机组一次调频动作方向与AGC指令方向相反时，机组应设置一次调频动作优先功能。

1 两个细则对AGC和一次调频的指标要求

对机组AGC考核指标包括可用率指标KA、调节性能指标K1（调节速率）、K2（调节精度）、K3（响应时间）。机组的AGC月可用率指标为98%。机组月度调节性能指标采用K1、K2、K3参数进行分项单独考核，参数小于1，按照参数大小进行考核。对于300MW一般直吹式制粉系统的汽包炉火电机组来说，K1要求最低为4.5MW/min，K2要求最低为3MW，K3要求最低为1min。对机组一次调频功能须满足：一次调频月投运率应达到100%，一次调频正确动作率应大于80%。

2 新形势下某300MW火电机组提高“两个细则”能力的措施

随着电力行业新兴技术的发展，尤其是储能电站的技术引入，导致各并网机组之间“两个细则”竞争日益激烈。在刚刚实行“两个细则”之初，机组KP值达到2.5左右时，AGC的性能指标已算先进指标。但近年来由于新兴技术的引入，KP值为2.5已为落后的机组，性能指标亟需进行提高[1-3]。尤其是近几年山西电网开始电力现货市场试点，导致AGC指标落后时，机组无法成功与其他机组进行竞价，也就无法投入ACE模式，从而降低了机组“两个细则”的盈利能力。

2.1 同类型机组分析比较

经过到同区域同类型机组及网调中心进行调研，发现了某300MW火电机组（以下简称该厂）与其他同类型机组之间的差距的原因。查看该厂2019年6月份的1、2号机组AGC性能指标（两台机均为ACE模式），如表1、表2。

表1 1 号机组ACE 指标

表2 2 号机组ACE 指标

同比山西区域其它电厂情况：①KP值情况。某A电厂KP值3.2左右，某B电厂KP值4.0左右，某C电厂KP值3.6左右、某D电厂KP值3.6左右。我厂KP值相对山西区域内其它同类型机组，存在一定差距。②各分项指标情况。我厂K2值（调节精度）相对较高，K1值（实际速率）及K3值（响应时间）相对较差。

2.2 具体分析

通过与其他同类型机组及到网调调研，详细分析该厂2号机4月1日、4月10日省调的调节曲线。发现该厂调节曲线存在以下问题：首先，在AGC负荷指令发生变化时，实发功率跟随变化的过程中，存在水平段的现象。例如2019-4-1 23:41:28-23:42:33时间段（图1～2）。23:41:30，AGC负荷指令从218.82MW下调至211.35MW，下调前实发功率为216.56MW，23:41:35，实发功率为217.66MW，23:41:40，实发功率为216.56MW，此时才开始真正下调动作。当跨出调节死区实发功率达到213.56MW时，时间为23:42:35，实发功率为213.27MW。开始之时由于存在10s的反调时间，最终响应时间达到65s，超出了规定的要求1min。其次，查看4月10日12:24:56-12:25:58时间段曲线，现象与上面基本一致。

综合以上分析，我厂AGC调节性能存在以下问题：

（1）响应时间指标差。1号机组平均响应时间为40s，2号机组平均响应时间为45s。这是由于在AGC指令连续反向或实发功率未达到AGC目标指令，AGC指令反向变化时，初始阶段实发功率存在反调或延时现象。经查看1、2号机投AGC计划曲线时，当符合变化时，起始阶段实发功率仍然存在10秒左右的水平段延迟，影响K1和K3的计算。

（2）调节速率较低。调研某同为330MW机组，负荷设定在8MW/MIN，但AGC自动调节前馈作用会导致最终变化率达到8以上。而该厂现负荷变化率设定为6.5MW/MIN，实际1号机组平均调节速率平均为5.7，2号机组平均调节速率平均为4.8。

（3）机主控调节慢。

（4）2号机组阀门流量特性较差。2号机组阀门流量线性较差，部分段存在阀门动作后、调节级压力及机组负荷响应变化迟缓的问题。

（5）机组实际负荷指令微分量量值保守。

另外，经了解，山西6家电厂已上了储能发电的项目，相比普通逻辑调节，其调节速率及响应时间更具优势。

2.3 该厂AGC控制优化方案

（1）实际负荷指令生成回路逻辑优化。①将现有增减负荷时实发功率微分作用增强，计划由2MW/MIN增加为3MW/MIN。②增加AGC目标负荷指令微分±1.5MW。

（2）汽机主控回路优化，主要目标为提升机组负荷响应能力。①1号机主控调节较慢，适当加强机主控PID调节器的作用，提高汽轮机高调门的响应能力。现1号机机主控PID比例0.35，积分15s（稳态0.1、20s），比例参数偏弱，可以增强为0.5。②提高负荷指令和反馈的分辨率，在负荷指令和反馈的回路上尽量少延迟，保证负荷调节精度和响应时间。③加入压力拉回控制回路，防止在频繁波动的过程中，锅炉主控调节发散，造成压力过大波动，甚至超压情况的发生。④由于2号机阀门流量特性曲线线性较差，对2号机AGC性能影响较大。需对2号机阀门流量特性曲线进行优化，保证阀门变化时，实发功率也会跟着变化。

（3）锅炉主控回路优化，主要目标为机组快速响应负荷指令时，保证主汽压力等参数合格。①适当增加负荷指令的微分前馈（现为4.5T/H），并在煤质变化时修正煤量主前馈。该前馈的主要作用是提前变化给煤量，以弥补汽轮机高调门动作时所造成的主汽压力波动。②适当加大主汽压力偏差（设定值与实际值）的前馈作用，当压力偏差过大时，提前变化部分煤量以弥补压力的偏差，防止压力出现过调及振荡现象。③适当减弱变负荷过程中炉主控的调节作用，防止在频繁扰动的情况下，压力调节出现振荡现象；对滑压曲线进行优化和修正，减少负荷变化过程中的压力偏差。④根据优化后锅炉侧响应情况，对炉主控前馈、一次风控制、制粉系统优化。根据协调优化后的情况，对炉侧模拟量控制系统进行相应优化。

以上优化方案为可以尝试进行调整的方案，需分阶段稳步推进，不可一次性对所有方案全部优化，并要充分考虑每项工作存在的安全风险。当一项优化方案改动后，需做好后续跟踪，对AGC性能指标情况及机组协调控制、风烟系统自动、汽包水位、汽温控制等自动调节系统品质产生较大变动时进行专题分析，确保优化后不会对机组协调控制等主要自动调节产生大的扰动。

2.4 “两个细则”对经济性、可靠性和环保指标的影响

要取得较好的收益，必须满足以下几个条件：一是设备可靠性高；二是“两个细则”各项指标的达到要求；三是机组长期在ACE模式下运行。但是，两个细则给我们带来利润的同时，也带来了机组的安全性、经济性的下降和环保指标瞬时超标几率增大等风险，如送风机动叶连杆断裂、汽机调门来回大幅运动导致油缸渗油甚至拉断的现象发生等。因此，要正确对待“两个细则”考核，平衡“两个细则”收益与机组安全性、经济性和环保之间的关系，合理考虑机组的负荷变化率和调节方式，确保机组的安全性、经济性、环保指标不受影响[4-5]。

3 结论

目前该厂根据优化方案，主要采用将现有增减负荷时AGC目标指令微分作用增强的方案进行调整，查看优化后的调节曲线，响应时间降低至25s左右（对应K3为1.583）。实发功率曲线较之前已有明显变化，特别是在响应时间方面。实发功率曲线在负荷变化中由之前跟着指令曲线走变为了“骑着”指令走的曲线，从而达到K1、K3值提高的目的，使得综合指标KP达到了3.6～4.0之间。完全可以参与山西网电力市场的正常竞价，并可以全程投入ACE模式。