如何在循环流化床(CFB)机组协调控制方式下实现一次调频功能

【摘要】为了迅速减缓因电网负荷变化而引起的频率波动，保证电网的安全稳定和经济运行，华北电网要求所有并网运行的机组必须参与一次调频。现对内蒙古华电乌达热电有限公司2*150MW循环流化床机组在协调控制方式下，合理设置一次调频参数，从而实现机组在所有运行方式下都能满足一次调频的性能要求，也进一步提高了机组的自动化水平。

【关键词】循环流化床；协调控制；一次调频；自动化水平

内蒙古华电乌达热电有限公司2*150MW机组分别于2005年3月和6月投入生产运行, 汽轮机采用东方汽轮机厂制造的C150—135—13.2/1.0/535/535型超高压、一次中间再热、单轴双缸、双排汽、单抽汽凝汽式汽轮机；锅炉采用无锡华光锅炉股份有限公司制造的UG—480/13.7—M型循环流化床锅炉；DCS系统采用华电南自天元科技公司TCS3000系统，DEH系统采用美国Foxboro公司的IA系统。由于循环流化床机组的控制复杂性，机组协调控制在早期无法投入，一次调频功能未考虑机组在协调控制方式下的作用，2009年至2010年，公司通过增加一次调频控制，对燃烧系统及机组协调控制实施技术改造，实现了2台循环流化床机组的协调控制，完善了机组在协调方式下一次调频功能的应用，进一步提高了机组的自动化水平。

1.一次调频基本概念

在电网并列运行的机组当外界负荷变化引起电网频率改变时，网内各运行机组的调节系统将根据各自的静态特性改变机组的功率，以适应外界负荷变化的需要，这种由调节系统自动调节功率，以减小电网频率改变幅度的方法，称为一次调频。一次调频功能是通过调节汽轮机调门的开度，利用机组的蓄热来快速响应电网频率的变化，增强电网供需自平衡能力，稳定电网运行。

汽轮机额定转速与实际转速的差值经函数f（x）转换后生成一次调频因子，直接叠加到根据实际阀位反算的流量指令上。当投入功率回路时，一次调频因子直接加在有功功率的给定值上，同时作为前馈加在PID调节器输出上；当不投功率回路时即阀位控制方式，一次调频因子直接流量指令上。

2.一次调频技术指标

2.1根据华北电网要求，150MW等级机组的一次调频技术指标：

2.1.1 机组调速系统的速度变动率：机组速度变动率定为5％。

2.1.2 机组参与一次调频的死区：一次调频死区±2 r/min（±0.033Hz）。

2.1.3 机组参与一次调频的负荷变化幅度：限制幅度为±10％负荷，即15MW。

2.1.4机组一次调频的负荷调整幅度应在15s内达到理论计算的一次调频最大负荷调整幅度的90% 。

2.1.5机组的参与一次调频的响应滞后时间：当电网频率变化达到一次调频动作值到负荷开始变化所需的时间为一次调频负荷响应滞后时间，应小于3s 。

2.1.6机组参与一次调频的稳定时间：机组参与一次调频的过程中，在电网频率稳定后，机组负荷达到稳定所需的时间，应小于1min 。

2.2 150MW机组一次调频函数图（如图2）

3.CFB机组协调控制方式下实现一次调频功能

4.DEH调频功能和协调控制调频功能的对比

DEH系统的调频功能中，功率回路投入后，具有频率偏差与机组负荷指令变化为线性关系，一定的频率偏差理论上产生同样幅度、速率的变化，但经过功率调节器，一次调频的响应时间、幅度受调节器限制；在阀控方式下，如果有频差出现时，一次调频因子直接叠加在实际阀位反算的流量指令上（阀位给定值），响应速度快，无延迟，但在机组不同运行情况下，一定的频差会产生不同幅度、速率的实际功率变化。

协调控制下的一次调频功能，DEH系统处于阀控方式，CCS侧负荷PID调节器设定值叠加频差信号，方案结合了DEH系统的调频的两种调频功能，既提高了一次调频相应速度又保证了机组功率调整的要求。

5.实际效果

通过运行效果可以看出，因机组的一次调频的死区较小，为±2 r/min，因此机组在运行中一次调频动作非常频繁，但机组在协调方式下均能迅速正确的动作，满足电网对一次调频的要求。电网频率变化较大时，机组的一次调频动作数据见表1 。

6.其他说明

循环流化床机组在实现机组协调控制以后，一次调频长期运行于协调控制方式，一次调频参数的设置既要充分考虑对电网周波变化的快速响应，又不能对机组的安全、稳定运行造成影响。只要能够根据机组的实际情况正确合理地设置一次调频参数，DEH和协调控制系统就能够共同完成一次调频功能，而不会对控制系统的稳定性造成影响。

参考文献：

[1]陈永科;;300MW机组一次调频功能的应用与分析[J];电力设备;2006年05期.

[2]张秋生;大型火电机组一次调频参数的设置及其对协调控制系统稳定性的影响[J];河北电力技术;2004年05期.