一种火电机组一次调频备用容量控制策略优化方法

摘要

一种火电机组一次调频备用容量控制策略优化方法，步骤为：(一)将机组主汽压力分为k段，确认各压力段的综合阀位最大一次调频量；(二)确定保证DEH侧一次调频正常作用的一次调频备用容量限制值；(三)确定CCS侧一次调频备用容量的修正值；(四)结合第(二)步与第(三)步即可确定机组的一次调频备用容量计算方法。本发明显著优点是，当火电机组DEH交CCS遥控时，无论机组运行于手动阀控方式，还是运行于CCS方式，机组的综合阀位开度指令均有一定的一次调频备用容量，可以防止因综合阀位开度达到100％机组一次调频无法正常作用的情况发生。同时，提高了机组运行的经济性与电网频率的稳定性。

说明书

技术领域

本发明属于火电厂热工自动控制领域，是一种能保证火电机组一次调频功能正常作用的控制方法。

背景技术

目前，国内火力发电机组一次调频功能主要在机组CCS侧与DEH侧实现。而当机组主汽压力较低时，为了保证机组负荷稳定或增加机组负荷，机组的综合阀位开度常常会达到百分之百。此时，如果电网频率降低，由于综合阀位已开满，机组的正向一次调频量无法正常作用，这直接影响着电网频率的稳定。因此，研究火电机组一次调频备用容量控制策略成为迫切要求。

通过本发明的方法，在机组正常运行于CCS遥控方式时，可以保证机组随时都具有足够的一次调频备用容量，可以随时响应电网频率的变化，提高了电网的安全运行水平。

目前，火电机组一次调频备用容量控制方法的研究尚处于空白阶段，我们研究的主要内容是通过在火电机组主控制系统中进行逻辑搭建，来保证机组具备足够的一次调频备用容量。这种方法不增加购置设备的费用，实现手段简便、易行。

本发明相关的技术途径和实施的关键内容均未曾公开过。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够保证火电机组具有足够的一次调频备用容量的控制方法，通过对火电机组一次调频经典控制策略进行优化完善，保证了火电机组DEH侧一次调频功能与CCS侧一次调频功能均能够在全负荷工况正常作用，提高了机组运行的经济性，提高了电网频率的安全稳定性。

本发明目的是这样实现的：

(一)将机组主汽压力分为k段，确认各压力段的综合阀位最大一次调频量

根据机组主汽压力定-滑-定曲线，将主汽压力分为k段，分别确定机组运行于各压力段时的综合阀位最大一次调频量；

${\mathrm{Fv}}_{\max }\left(P_t\right)=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{Fv}}_{\max 1}& P_{t\min }\le P_t\le P_{t\max 1}\\ {\mathrm{Fv}}_{\max i}& P_{t\min i}\le P_t\le P_{t\max i}\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ {\mathrm{Fv}}_{\max k}& P_{t\min k}\le P_t\le P_{t\max }\end{array}\right)$

其中，Fv_max(P_t)—与主汽压力对应的机组综合阀位最大一次调频量；

Fv_max1—为确定后的第一个主汽压力段的综合阀位最大一次调频量；

Fv_maxi—为确定后的第i个主汽压力段的综合阀位最大一次调频量；

Fv_maxk—为确定后的第k个主汽压力段的综合阀位最大一次调频量；

P_t—为机组主汽压力；

P_tmin—为机组正常运行时的最小主汽压力；

P_tmax1—为第一个主汽压力段的压力上限；

P_tmini—为第i个主汽压力段的压力下限；

P_tmaxi—为第i个主汽压力段的压力上限；

P_tmink—为第k个主汽压力段的压力下限；

P_tmax—为机组正常运行时的最大主汽压力；

(二)根据第(一)步确认的综合阀位最大一次调频量，确定保证DEH侧一次调频正常作用的一次调频备用容量限制值

为使机组运行期间的一次调频功能能够正常动作，必须保证机组具有足够的一次调频动作裕量；由于火电机组一次调频功能分别在DEH侧与CCS侧实现，通过将机组CCS侧功率控制自动方式的PID输出上限与手操器的输出上限进行限制，用以保证DEH侧的一次调频功能正常作用；输出上限的限制值为：

f_Fvmax1＝100-Fv_max(F_t)

其中，f_Fvmax1—保证DEH侧一次调频正常作用的CCS侧功率控制PID和手操器的输出上限；

Fv_max(P_t)—与主汽压力对应的机组综合阀位最大一次调频量；

(三)确定CCS侧一次调频备用容量的修正值

第(二)步确定输出上限在一次调频正常动作时，有可能影响到CCS侧的一次调频功能，为了保证CCS侧一次调频能够正常作用，必须确定CCS侧一次调频备用容量的修正值：

$f_{FvCCS}=\left(\begin{array}{cc}\frac{{\mathrm{Freq}}_{MW}}{{\mathrm{Freq}}_{MW\max }}\times {\mathrm{Fv}}_{\max }\left(P_t\right)& {\mathrm{Freq}}_{MW}\ge 0\\ 0& {\mathrm{Freq}}_{MW}<0\end{array}\right)$

其中，f_FvCCS—为CCS侧一次调频备用容量修正值；

Freq_MW—当前频率对应的负荷一次调频量；

Freq_MWmax—机组的最大负荷一次调频量；

(四)结合第(二)步与第(三)步即可确定机组的一次调频备用容量计算方法，如下：

f_Fvmax＝f_FvCCS+f_Fvmax1＝f_FvCCS+100-Fv_max(P_t)

其中，f_Fvmax—为机组一次调频备用容量；

将最后确定的机组一次调频备用容量设置为机组CCS侧功率控制自动方式的PID和手动方式手操器的输出上限，即可保证机组在任何工况下的一次调频功能均能正常作用。

本发明的有益效果是，无论火电机组运行于手动阀控方式，还是运行于CCS控制方式，机组的综合阀位开度指令均具备足够的一次调频备用容量，保证机组在全负荷段的一次调频功能正常作用，最大限度提高火电机组对电网频率稳定性的贡献程度。

附图说明

图1为本发明火电机组一次调频备用容量控制策略框图。

具体实施方式

(一)将机组主汽压力分为k段，确认各压力段的综合阀位最大一次调频量

根据机组主汽压力定-滑-定曲线，将主汽压力分为k段，分别确定机组运行于各压力段时的综合阀位最大一次调频量；

${\mathrm{Fv}}_{\max }\left(P_t\right)=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{Fv}}_{\max 1}& P_{t\min }\le P_t\le P_{t\max 1}\\ {\mathrm{Fv}}_{\max i}& P_{t\min i}\le P_t\le P_{t\max i}\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ {\mathrm{Fv}}_{\max k}& P_{t\min k}\le P_t\le P_{t\max }\end{array}\right)$

其中，Fv_max(P_t)—与主汽压力对应的机组综合阀位最大一次调频量；

Fv_max1—为确定后的第一个主汽压力段的综合阀位最大一次调频量；

Fv_max1—为确定后的第i个主汽压力段的综合阀位最大一次调频量；

Fv_maxk—为确定后的第k个主汽压力段的综合阀位最大一次调频量；

P_t—为机组主汽压力；

P_tmin—为机组正常运行时的最小主汽压力；

P_tmax1—为第一个主汽压力段的压力上限；

P_tmini—为第i个主汽压力段的压力下限；

P_tmaxi—为第i个主汽压力段的压力上限；

P_tmink—为第k个主汽压力段的压力下限；

P_tmax—为机组正常运行时的最大主汽压力；

(二)根据第(一)步确认的综合阀位最大一次调频量，确定保证DEH侧一次调频正常作用的一次调频备用容量限制值

为使机组运行期间的一次调频功能能够正常动作，必须保证机组具有足够的一次调频动作裕量；由于火电机组一次调频功能分别在DEH侧与CCS侧实现，通过将机组CCS侧功率控制自动方式的PID输出上限与手操器的输出上限进行限制，用以保证DEH侧的一次调频功能正常作用；输出上限的限制值为：

f_Fvmax1＝100-Fv_max(P_t)

其中，f_Fvmax1—保证DEH侧一次调频正常作用的CCS侧功率控制PID和手操器的输出上限；

Fv_max(P_t)—与主汽压力对应的机组综合阀位最大一次调频量；

(三)确定CCS侧一次调频备用容量的修正值

第(二)步确定输出上限在一次调频正常动作时，有可能影响到CCS侧的一次调频功能，为了保证CCS侧一次调频能够正常作用，必须确定CCS侧一次调频备用容量的修正值：

$f_{FvCCS}=\left(\begin{array}{cc}\frac{{\mathrm{Freq}}_{MW}}{{\mathrm{Freq}}_{MW\max }}\times {\mathrm{Fv}}_{\max }\left(P_t\right)& {\mathrm{Freq}}_{MW}\ge 0\\ 0& {\mathrm{Freq}}_{MW}<0\end{array}\right)$

其中，f_FvCCS—为CCS侧一次调频备用容量修正值；

Freq_MW—当前频率对应的负荷一次调频量；

Preq_MWmax—机组的最大负荷一次调频量；

(四)结合第(二)步与第(三)步即可确定机组的一次调频备用容量计算方法，如下：

f_Fvmax＝f_FvCCS+f_Fmax1＝f_FvCCS+100-Fv_max(P_t)

其中，f_Fvmax—为机组一次调频备用容量；

将最后确定的机组一次调频备用容量设置为机组CCS侧功率控制自动方式的PID和手动方式手操器的输出上限，即可保证机组在任何工况下的一次调频功能均能正常作用。

火电机组一次调频备用容量控制策略优化方法，实施的平台为火电机组的主控制系统，实施方式包括下列步骤：

(1)在机组的主控制系统中进行一次调频备用容量控制策略优化方法的逻辑组态，实现以下控制功能：

(一)采用分段函数法，取得各主汽压力段的综合阀位最大一次调频量；

(二)确定保证DEH侧一次调频正常作用的一次调频备用容量限制逻辑；

(三)确定CCS侧一次调频备用容量修正量的控制逻辑；

(四)机组CCS侧功率控制自动方式的PID和手动方式手操器的输出上限实现逻辑。