一種超臨界機(jī)組deh側(cè)一次調(diào)頻方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法，包含以下步驟：步驟一、求取額定轉(zhuǎn)速與汽輪機(jī)組的反饋轉(zhuǎn)速的偏差值；步驟二、將步驟一中獲得的偏差值采用速度不等率函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將該計(jì)算結(jié)果與功率指令疊加；步驟三、求取步驟二中獲得的疊加值與汽輪機(jī)組的反饋功率的偏差值；步驟四、求取步驟三中獲得的偏差值與該偏差值進(jìn)行PID計(jì)算后的偏量值；步驟五、將步驟四中獲得的偏量值采用主蒸汽壓力修改函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到主蒸汽壓力修正值，并將主蒸汽壓力修正值輸入至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以控制汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明不僅使機(jī)組的一次調(diào)頻功能可以長期安全投入，而且使機(jī)組的一次調(diào)頻性能優(yōu)宜，對電網(wǎng)、電廠的安全性、可靠性都具有十分重要的意義。
【專利說明】
_種超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界機(jī)組DH1側(cè)一次調(diào)頻方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)頻率是發(fā)電功率與用電負(fù)荷平衡的依據(jù)，當(dāng)發(fā)電功率與用電負(fù)荷大小相等 時(shí)，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定;發(fā)電功率大于用電負(fù)荷時(shí)，電網(wǎng)頻率升高;發(fā)電功率小于用電負(fù)荷時(shí)，電 網(wǎng)頻率降低。
[0003] -次調(diào)頻，是指電網(wǎng)的頻率一旦偏離額定值時(shí)，電網(wǎng)中機(jī)組的控制系統(tǒng)就自動(dòng)地 控制機(jī)組有功功率的增減，限制電網(wǎng)頻率變化，使電網(wǎng)頻率維持穩(wěn)定的一個(gè)自動(dòng)控制過程。 當(dāng)電網(wǎng)頻率升高時(shí)，一次調(diào)頻功能要求機(jī)組利用其蓄熱快速減負(fù)荷，反之，機(jī)組快速增負(fù) 荷。
[0004] 當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時(shí)，在保證機(jī)組安全前提下，按電網(wǎng)頻率控制的要求，快速變化機(jī) 組的負(fù)荷，限制電網(wǎng)頻率變化，使電網(wǎng)頻率維持穩(wěn)定。一次調(diào)頻要求發(fā)電機(jī)組對電網(wǎng)頻率變 化的響應(yīng)要快，其響應(yīng)特性可視作一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，時(shí)間常數(shù)一般在10秒左右。
[0005] 但是進(jìn)行一次調(diào)頻時(shí)存在死區(qū)，稱為一次調(diào)頻死區(qū)，也稱一次調(diào)頻不靈敏區(qū)，是指 一次調(diào)頻功能不動(dòng)作的轉(zhuǎn)速(或頻率)偏離額定值的范圍。在發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)中，存在兩 種死區(qū)：即固有的和可整定的。
[0006] 固有的死區(qū)主要取決于轉(zhuǎn)速測量精度，汽機(jī)調(diào)門、水機(jī)導(dǎo)葉、燃機(jī)燃料閥的定位精 度和變化的靈敏性。汽機(jī)控制精度較高，機(jī)組一次調(diào)頻固有的死區(qū)一般小于lr/min (0.017Hz)〇
[0007] -次調(diào)頻死區(qū)指可整定的死區(qū)，死區(qū)值越大機(jī)組一次調(diào)頻性能越差，反之，機(jī)組一 次調(diào)頻性能越好，為避免調(diào)速系統(tǒng)不必要的頻繁動(dòng)作，減少調(diào)節(jié)設(shè)備的磨損，目前電網(wǎng)要求 設(shè)置不大于2r/min(0.033Hz)的可整定死區(qū)。
[0008] 為了保證機(jī)組的安全，主蒸汽壓力變化幅度應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)，這就要求汽 機(jī)調(diào)門快速變化的幅度不能過大，由此引起的負(fù)荷變化幅度也是有限的。另外，許多超臨界 機(jī)組普遍采用滑壓運(yùn)行方式，汽機(jī)調(diào)門接近開足，利用汽機(jī)調(diào)門快速加負(fù)荷的幅度較小。
[0009] 由此可知，機(jī)組一次調(diào)頻變負(fù)荷幅度也應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)，其持續(xù)的時(shí)間也 是有限的。盡管通過燃料變化負(fù)荷的過程較長，不能滿足一次調(diào)頻快速變負(fù)荷的要求，但機(jī) 組承擔(dān)一次調(diào)頻變負(fù)荷時(shí)，同步變化燃料量是必要的，一方面是平衡機(jī)組的能量，另一方面 可以滿足一次調(diào)頻持續(xù)變負(fù)荷的要求。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)中，一次調(diào)頻主要存在以下不足：
[0011] 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)性能不佳，一次調(diào)頻功能是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)上游的一個(gè)重要功能，性 能優(yōu)良的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)無疑是一次調(diào)頻優(yōu)化工作的基礎(chǔ)，很多機(jī)組一次調(diào)頻功能性能不 佳，就是因?yàn)閰f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)性能不佳;轉(zhuǎn)速測量不正確，汽機(jī)轉(zhuǎn)速理論上與電網(wǎng)頻率一致， 但有一定的延遲，汽機(jī)轉(zhuǎn)速有晃動(dòng)，造成汽機(jī)調(diào)門晃動(dòng)，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性下降，一次調(diào)頻性 能差;頻率信號應(yīng)全網(wǎng)核對，頻率信號，且有一定遲延和波動(dòng);直流爐蓄熱小，一次調(diào)頻不能 持續(xù)，一次調(diào)頻與AGC變化方向不一致時(shí)，性能變差，頻率大幅度變化時(shí)，機(jī)組的功率會(huì)突 變，機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)的現(xiàn)象;DEH調(diào)門指令與功率有偏差，一次調(diào)頻動(dòng)作正 確性不夠；目前有許多機(jī)組機(jī)組采用滑壓運(yùn)行，汽機(jī)調(diào)門保持在較大的開度，一次調(diào)頻性能 差，調(diào)門的線性不好，機(jī)組接近滿負(fù)荷運(yùn)行，調(diào)門幾乎開足時(shí)，調(diào)頻性能差，電網(wǎng)頻率小幅度 變化時(shí)，性能不佳;超臨界機(jī)組沒有汽包爐那樣的蓄熱，所以調(diào)門變化時(shí)機(jī)組功率變化很 小，且汽壓大幅度變化，不能滿足電網(wǎng)初期的變負(fù)荷要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法，不僅使機(jī)組的一次 調(diào)頻功能可以長期安全投入，而且使機(jī)組的一次調(diào)頻性能優(yōu)宜，對電網(wǎng)、電廠的安全性、可 靠性都具有十分重要的意義，能夠完全滿足電網(wǎng)的調(diào)頻需要，能夠在此前提下順利開展該 類機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)建模工作。
[0013] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種超臨界機(jī)組DH1側(cè)一次調(diào) 頻方法，其特點(diǎn)是，包含以下步驟：
[0014] 步驟一、求取額定轉(zhuǎn)速與汽輪機(jī)組的反饋轉(zhuǎn)速的偏差值；
[0015] 步驟二、將步驟一中獲得的偏差值采用速度不等率函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將該計(jì)算結(jié) 果與功率指令疊加；
[0016] 步驟三、求取步驟二中獲得的疊加值與汽輪機(jī)組的反饋功率的偏差值；
[0017]步驟四、求取步驟三中獲得的偏差值與該偏差值進(jìn)行PID計(jì)算后的偏量值；
[0018] 步驟五、將步驟四中獲得的偏量值采用主蒸汽壓力修改函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到主蒸 汽壓力修正值，并將主蒸汽壓力修正值輸入至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以控制汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0019] 所述的步驟五中的主蒸汽壓力修正函數(shù)為采用主蒸汽壓力額定值與當(dāng)前值之比 的計(jì)算方法。
[0020] 所述的步驟五中的主蒸汽壓力修正函數(shù)為當(dāng)前負(fù)荷點(diǎn)的壓力定值去除主蒸汽壓 力額定值的計(jì)算方法。
[0021] 所述的當(dāng)前負(fù)荷點(diǎn)的壓力定值由滑壓曲線獲得。
[0022] 所述的步驟五中的主蒸汽壓力修正值在一次調(diào)頻變負(fù)荷過程保持不變。
[0023] 本發(fā)明一種超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：在一 次調(diào)頻變負(fù)荷時(shí)使給水量隨調(diào)門同步變化，通過合理的給水變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速變負(fù)荷的 目的;通過設(shè)計(jì)區(qū)分加減負(fù)荷的鍋爐蓄熱能力基準(zhǔn)參數(shù)、頻差一負(fù)荷增量系數(shù)、負(fù)荷一頻差 增量修正系數(shù)，構(gòu)建一次調(diào)頻工況下的優(yōu)化壓力控制函數(shù)，使不同負(fù)荷點(diǎn)，一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí) 對應(yīng)于頻差變負(fù)荷增量的調(diào)門開、關(guān)幅度比較準(zhǔn)確，進(jìn)而提高了一次調(diào)頻動(dòng)作初期的變負(fù) 荷性能;具備優(yōu)宜一次調(diào)頻性能的機(jī)組能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)迅速改變在網(wǎng)機(jī)組負(fù)荷，從 而能在電網(wǎng)事故時(shí)使電網(wǎng)頻率快速恢復(fù)，向外繼續(xù)提供尚品質(zhì)的電量，能夠大大減小由于 供電品質(zhì)問題造成的社會(huì)影響。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明一種超臨界機(jī)組DH1側(cè)一次調(diào)頻方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0026] 如圖1所述，一種超臨界機(jī)組DH1側(cè)一次調(diào)頻方法，包含以下步驟：
[0027] 步驟一、求取額定轉(zhuǎn)速與汽輪機(jī)組的反饋轉(zhuǎn)速的偏差值；
[0028] 步驟二、將步驟一中獲得的偏差值采用速度不等率函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將該計(jì)算結(jié) 果與功率指令疊加；
[0029]步驟三、求取步驟二中獲得的疊加值與汽輪機(jī)組的反饋功率的偏差值；
[0030]步驟四、求取步驟三中獲得的偏差值與該偏差值進(jìn)行PID計(jì)算后的偏量值；
[0031]步驟五、將步驟四中獲得的偏量值采用主蒸汽壓力修改函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到主蒸 汽壓力修正值，并將主蒸汽壓力修正值輸入至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以控制汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0032]所述的步驟五中的主蒸汽壓力修正函數(shù)為采用主蒸汽壓力額定值與當(dāng)前值之比 的計(jì)算方法。
[0033]所述的步驟五中的主蒸汽壓力修正函數(shù)為當(dāng)前負(fù)荷點(diǎn)的壓力定值去除主蒸汽壓 力額定值的計(jì)算方法。
[0034]所述的當(dāng)前負(fù)荷點(diǎn)的壓力定值由滑壓曲線獲得。
[0035]所述的步驟五中的主蒸汽壓力修正值在一次調(diào)頻變負(fù)荷過程保持不變。
[0036] 具體地：
[0037] 1、提高一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)調(diào)門開關(guān)幅度的準(zhǔn)確性。
[0038] DEH-般根據(jù)功率要求值計(jì)算出額定主蒸汽壓力溫度下的主蒸汽流量，超臨界機(jī) 組普遍采用滑壓運(yùn)行方式，主蒸汽壓力隨機(jī)組負(fù)荷下降而下降，機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)，主蒸汽壓 力低于額定值，同樣的汽機(jī)調(diào)節(jié)汽門變化，負(fù)荷變化量會(huì)有偏低，所以應(yīng)對調(diào)門指令與負(fù)荷 要求之間的關(guān)系加入主蒸汽壓力修正，使機(jī)組在不同的負(fù)荷段、不同的運(yùn)行參數(shù)、不同的調(diào) 門開度下都能按要求正確地變化機(jī)組功率。
[0039]主蒸汽壓力修正一般采用主蒸汽壓力額定值與當(dāng)前值之比的計(jì)算方法，這樣當(dāng)運(yùn) 行的主蒸汽壓力偏低時(shí)，變負(fù)荷時(shí)，汽機(jī)調(diào)門的變負(fù)荷量會(huì)大于額定工況，使實(shí)際功率的變 化量與要求值一致，但汽機(jī)調(diào)門變化時(shí)主蒸汽壓力會(huì)變化，如加負(fù)荷時(shí)，汽機(jī)調(diào)門開大，主 蒸汽壓力會(huì)下降，由于主蒸汽壓力修正使汽機(jī)調(diào)門進(jìn)一步開大，最終汽機(jī)調(diào)門開足，反之， 減負(fù)荷時(shí)，使汽機(jī)調(diào)門關(guān)閉過小，危及機(jī)組的安全，這種情況尤其會(huì)發(fā)生在蓄熱較小的直流 爐機(jī)組上。為了避免主蒸汽壓力的調(diào)門修正影響機(jī)組的安全運(yùn)行，可以以該負(fù)荷點(diǎn)的壓力 定值(可通過滑壓曲線獲得)代替實(shí)際主蒸汽壓力去除額定壓力，這個(gè)修正值在一次調(diào)頻變 負(fù)荷過程保持不變。
[0040] 2、根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)改變調(diào)門的最大動(dòng)作幅度。
[0041] 為了防止汽機(jī)調(diào)門快速大幅度變化危及機(jī)組的安全運(yùn)行，汽機(jī)調(diào)門快速調(diào)頻的最 大變化幅度應(yīng)有一定的限制，DH1的機(jī)組快速一次調(diào)頻變負(fù)荷最大幅度應(yīng)通過試驗(yàn)確定，并 作為該機(jī)組DEH-次調(diào)頻的最大幅度。DEH-次調(diào)頻的最大幅度主要以汽機(jī)調(diào)門快速變化時(shí) 主汽壓力變化幅度和速率在允許范圍內(nèi)為依據(jù)，超臨界機(jī)組主汽壓力的允許變化幅度一般 為0.8MPa，另外加負(fù)荷以汽機(jī)調(diào)門開足為限，減負(fù)荷以主汽壓力上升幅度和速度為允許值 (低于高旁動(dòng)作值)為限。DEH的機(jī)組快速一次調(diào)頻變負(fù)荷最大幅度一般應(yīng)為5%額定負(fù)荷左 右。
[0042]由于不同負(fù)荷段，機(jī)組的蓄熱能力不同，根據(jù)調(diào)頻范圍內(nèi)的調(diào)門階躍擾動(dòng)試驗(yàn)可 以獲取全負(fù)荷段調(diào)門的最大變化幅度曲線。
[0043] 3、克服調(diào)門的的不靈敏區(qū)
[0044]隨著網(wǎng)內(nèi)越來越多的機(jī)組一次調(diào)頻性能得到提升，電網(wǎng)頻率的波動(dòng)幅度越來越 小，當(dāng)一次調(diào)頻小幅度變化時(shí)，調(diào)門動(dòng)作正確，但是負(fù)荷幾乎不動(dòng)，使一次調(diào)頻性能變差，為 改變這種情況，以某電廠為例，如表1所示，采取了一次調(diào)頻負(fù)荷要求2.5Mff(相當(dāng)于0.4%的 調(diào)門開度）以下時(shí)按照2.5MW算的策略，啟板就是0.5轉(zhuǎn)偏差，保證調(diào)門的動(dòng)作幅度大于不靈 敏區(qū)，足夠使負(fù)荷產(chǎn)生相應(yīng)變化。
[0045]表1:優(yōu)化前一次調(diào)頻曲線：（8點(diǎn)）
[0046]
[0048] 4、根據(jù)調(diào)門流量特性，不易工作在順序閥的開足或關(guān)死的位置
[0049 ] 5、高負(fù)荷或滑壓方式，調(diào)門不開足，經(jīng)濟(jì)開度。
[0050] 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法，其特征在于，包含以下步驟： 步驟一、求取額定轉(zhuǎn)速與汽輪機(jī)組的反饋轉(zhuǎn)速的偏差值； 步驟二、將步驟一中獲得的偏差值采用速度不等率函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將該計(jì)算結(jié)果與 功率指令取疊加； 步驟三、求取步驟二中獲得的疊加值與汽輪機(jī)組的反饋功率的偏差值； 步驟四、求取步驟三中獲得的偏差值與該偏差值進(jìn)行PID計(jì)算后的偏量值； 步驟五、將步驟四中獲得的偏量值采用主蒸汽壓力修改函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到主蒸汽壓 力修正值，并將主蒸汽壓力修正值輸入至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以控制汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)。2. 如權(quán)利要求1所述的超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法，其特征在于，所述的步驟五中 的主蒸汽壓力修正函數(shù)為采用主蒸汽壓力額定值與當(dāng)前值之比的計(jì)算方法。3. 如權(quán)利要求1或2所述的超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法，其特征在于，所述的步驟五 中的主蒸汽壓力修正函數(shù)為當(dāng)前負(fù)荷點(diǎn)的壓力定值去除主蒸汽壓力額定值的計(jì)算方法。4. 如權(quán)利要求3所述的超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法，其特征在于，所述的當(dāng)前負(fù)荷 點(diǎn)的壓力定值由滑壓曲線獲得。5. 如權(quán)利要求1所述的超臨界機(jī)組DEH側(cè)一次調(diào)頻方法，其特征在于，所述的步驟五中 的主蒸汽壓力修正值在一次調(diào)頻變負(fù)荷過程保持不變。
【文檔編號】F01D15/10GK105888743SQ201610224155
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】單英雷, 張建新, 杜洋, 殷慶華, 俞雪明, 林清明, 陳洪濤
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司