[发明专利]火电机组AGC方式下确保一次调频动作的优化控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种火电机组AGC方式下确保一次调频动作的优化控制系统及方法，采用当频率偏差信号Δf超出国家电网规定的调频死区±0.033Hz，且AGC与一次调频动作方向不一致时，即Δf<‑0.033且AGC负荷指令值处于增长阶段，或，Δf>0.03且AGC负荷指令值处于下降阶段，则机组负荷指令值闭锁增减，协调控制(CCS)将保持当前负荷指令值不变；其它工况下，AGC和一次调频按常规控制逻辑正常动作。本发明能有效确保电网频率波动时一次调频动作的优先性，保证一次调频动作幅度达到电网频率补偿的需要，提高火电机组对调度一次调频响应的精确性，提高其动作合格率，降低电网系统的频率波动。

技术领域

本发明涉及火电机组调频领域，尤其涉及一种火电机组AGC方式下确保一次调频动作的优化控制系统及方法。

背景技术

随着新能源并网、负荷增长和电网规模的不断增大，以及我国电力工业装机容量的增加和用电侧负荷峰谷差的增大，为了电网的安全稳定运行，各大型火电机组都要求投入AGC功能，大型火电机组经常处于宽负荷区间运行，范围一般在50％～100％额定负荷，并且要求机组具备快速、准确、稳定的响应负荷变化需求。同时，一次调频要求机组并网后就需具备响应电网频率变化的能力。这是由于电力系统的频率调整是按照负荷变化的周期和幅值大小区别对待的，一般将频率调整相应划分为一次、二次和三次调整，分别对应的也就是一次调频、AGC和机组计划发电。其中，一次调频和AGC是自动根据电网的控制需求进行机组的出力调节，因此在电网频率调节中占据重要地位。发电机组一次调频功能是汽轮发电机组固有的功能，主要是通过调节DEH系统的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全。一次调节对系统频率变化的响应快，根据IEEE的统计，电力系统综合的一次调节特性时间常数一般在10秒左右，由于燃烧系统中的化学能量没有发生变化，随着蓄热量的减少，发电机的功率又会回到原来的水平。因而，火力发电机组一次调节的作用时间是短暂的。

《华北区域发电厂并网运行管理实施细则》等国内多区域的管理规定中指出，一般的直吹式制粉系统的汽包炉的火电机组为机组额定有功功率的1.5％；一般的带中间储仓式制粉系统的火电机组为机组额定有功功率的2％。因此，对应单次AGC调节，机组需要有一定的反应时间，整体上来说该动作时间长度要大于一次调频动作时间长度。一次调频属于细调，AGC属于粗调。

实际运行中，机组运行在协调控制(CCS)方式，AGC和一次调频的调节主要为协调控制系统(CCS)和数字电液控制(DEH)共同动作来完成，如图1所示，将频率测量值与频率标准值50Hz进行求差，并通过电网规定的一次调频补偿量函数换算成需要补偿的功率量，一路送至CCS侧叠加至负荷指令值上生成新的负荷指令值，通过汽轮机PID控制器进行机组功率调节；一路送至DEH侧，经过线性转换成对应的阀门开度变化量，叠加至原有阀门开度指令上生成最终的阀门开度指令值，直接控制阀门执行器的开度。其中，在AGC运行方式下，负荷指令值即为电网调度下发的AGC负荷指令值，否则为电厂运行人员人工设置的负荷指令值。如图1所示，AGC指令是经过速率限制的，而一次调频是无速率限制的，因此在电网发生频率变化时，一次调频的动作具有快速优先动作的特性。

由于AGC的工作时间长于一次调频，且由于其经过速率限制后动作优先性低于一次调频，故在实际运行中存在部分情况下，一次调频和AGC动作反向的情况发生，造成一次调频动作幅度达不到频率补偿的需要。这样一方面会造成电厂的一次调频考核不达标，影响到电厂的实际经济效益，另一方面机组一次调频反应幅度的不足不利于电网的频率的稳定。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种火电机组AGC方式下确保一次调频动作的优化控制系统及方法，本发明能有效确保电网频率波动时一次调频动作的优先性，保证一次调频动作幅度达到电网频率补偿的需要，提高火电机组对调度一次调频响应的精确性，提高其动作合格率，降低电网系统的频率波动。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：