火电机组AGC系统切除高压加热器的性能研究

摘要

随着社会发展对供电质量要求的提高，电网管理部门对各发电机组的AGC(Automatic Generation Control)品质提出了越来越高标准的要求。而我国投产的许多火电机组因为煤质、设备等方面的限制，很难达到电网的要求。这既影响了电网的供电安全，也给供电机组带来了经济损失。为了提高机组的负荷响应速度，部分电厂提出了切除高压加热器的设想。但电厂对这种方式的安全性、经济性没有量化考量。针对这种情况，本文对高压加热器切除后机组的稳态计算、动态特性、AGC性能指标等多个方面进行了研究，得到了机组安全运行前提下，提高负荷响应速度的运行方式。主要研究内容如下:
　　高加的切除会给机组的发电热效率和系统的参数带来变化，对这种变化的定量分析是降低经济损失和提高安全运行的重要基础。火电机组有多个加热器，不同的加热器切除方式对机组造成的扰动不同，而且，不同的火电机组热力系统的结构也会有所变化。为了在分析热力系统特性中降低计算的繁琐性，文中引入了基于Visio的热力系统可视化建模技术。基于所建立的热力系统仿真模型，对600MW亚临界机组在不同加热器切除方案下的稳态变化进行了仿真分析。结果表明，＃1高加的切除具有较高的负荷提升能力，但切除的同时也引起给水温度、比焓的大幅变化;而＃2、＃3高加的切除虽然对给水的影响较小，但提升负荷的能力有限。
　　为了降低高加切除对机组安全运行的影响，对高加切除前后机组的动态变化进行了分析。建立了加热器的动态分析模型，仿真结果表明所建加热器模型能够有效反映加热器的动态特性。基于所建立的动态模型，分析了加热器切除前后机组的动态变化。结果表明，在不同的加热器切除与恢复速度下，利用加热器对给水温度、加热器壁温影响的不同，可以保障AGC负荷变化时热力系统安全运行。
　　由于常规单元机组模型不能反映加热器切除时机组的动态特性，本文建立了考虑加热器蓄热效应的单元机组模型，并基于该模型分析了加热器切除对机组AGC性能的影响。研究结果表明，在机组的两次深度负荷调节中，高加切除方案使得AGC综合性能指标Kp分别提高了1.64倍和1.6倍，对应增加的补偿收益分别为1862.4元和1774.4元，取得了良好的经济效益。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．1．1 我国的电力结构分析

1．1．2 “两个细则”考核指标的实施

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容

2 单元机组AGC性能指标分析

2．1 燃煤发电机组负荷调节能力分析

2．1．1 单元机组协调控制系统的基本运行策略

2．1．2 协调控制策略下影响机组负荷响应速率的因素分析

2．2 火电机组AGC性能指标

2．2．1 机组参与AGC调节的过程分析

2．2．2 机组参与AGC调节的考核指标

2．2．3 机组AGC调节性能考核电量计算

2．2．4 单元机组AGC性能指标计算

2．3 小结

3 高压加热器切除后机组稳态特性分析

3．1 基于流体网络的热力系统分析

3．1．1 流体网络的计算方法

3．1．2 热力系统流体网络结构分析

3．1．3 计算模块的开发

3．2 基于Visio的流体网络关联矩阵自动填充技术

3．2．1 Visio文件中定义模型

3．2．2 Matlab与Visio的交互技术

3．3 高压加热器切除机组的热力计算

3．3．1 高压加热器切除在Visio可视化模型中的表达

3．3．2 高压加热器切除机组稳态分析

3．4 小结

4 高压加热器切除后机组动态特性分析

4．1 基于机理的加热器动态特性分析

4．1．1 三段式加热器建模

4．1．2 模型的构建与仿真验证

4．2 加热器切除机组动态性能分析

4．3 小结

5 考虑加热器切除的单元机组仿真模型的建立

5．1 不考虑回热器蓄热作用的单元机组模型

5．2 Adomian分解法在单元机组非线性动态模型中的应用

5．2．1 Adomian分解法简介

5．2．2 单元机组微分模型的求解

5．3 基于HKA的单元机组模型参数辨识

5．3．1 HKA算法的基本原理

5．3．2 HKA算法的检验

5．3．3 辨识数据

5．3．4 模型参数的辨识

5．4 考虑回热器蓄热效应的单元机组建模

5．4．1 基于汽轮机级组与回热器耦合结构的系统模型分析

5．4．2 回热加热器蓄热过程传递函数分析

5．4．3 计及回热影响的单元机组数学模型

5．5 模型的对比校核

5．5．1 考虑回热器蓄热的汽轮机系统模型的验证

5．5．2 考虑回热影响的单元机组模型仿真验证

5．6 小结

6 高压加热器切除对机组AGC性能指标的影响

6．1 火电机组控制策略分析

6．1．1 汽轮机功率和主汽压力给定值生成算法

6．1．2 前馈算法的实现

6．1．3 控制系统主控制器

6．2 协调控制系统仿真模型

6．2．1 协调控制系统仿真模型的建立及仿真

6．2．2 控制逻辑参数优化

6．3 基于协调控制系统的高加切除仿真研究

6．4 小结

7 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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