王致君
山东博欣能源科技有限公司 山东 济南 250003
摘要：近年来风电、光伏等新能源发展迅速，因新能源随机性强、波动性大,给电网的安全稳定运行带来挑战,目前我国能源结构中火力发电仍占据主导地位,大型火电机组承担了吸收这些不稳定电力因素，提升火电机组在全工况下的一次调频能力，成为解决新能源规模化并网难题的有效途径。火电机组因设备缺陷、故障等原因造成协调方式无法投入，通过研究控制策略提升机组在TF和手动方式下一次调频能力，通过现场试验，得到有效认证。
关键词：TF方式;MAN方式；一次调频
前言
2016年12月，国调下发《电力系统一次调频管理规定》征求意见稿，对一次调频响应时间、实际动作积分电量等提出了更为严格的要求。同时，按照山东省能监办和山东省调的管理规定，2017年4月起已经开始对一次调频远程大扰动结果进行考核。2018年5月，山东能监办下发《华北区域发电厂并网运行管理实施细则（试行）》（山东修订稿）制定了更加严格的一次调频考核标准。即分别计算15 秒、30 秒、45 秒的一次调频电量
贡献指数Q%15、Q%30、Q%45 以及最终的机组一次调频电量电量贡献指数Q%：
Q%= k15×Q%15+ k30×Q%30+ k45×Q%45
式中：
Q%15=ΔQS15 / ΔQE15×100% （Q%30、Q%45 以此类推）
ΔQ S15：机组15 秒一次调频实际贡献电量；
ΔQ E15：机组15 秒一次一次调频理论积分电量。
机组运行模式主要可分为CCS、TF、MAN三种模式。其中，机组大扰动验收时为CCS模式，但由于设备等原因，机组可能运行于TF或MAN模式，会造成机组调频做功量的不足，从而受到电网考核。从2017年3月份山东省调下发的一次调频大扰动预考核结果看，一台300MW机组若不合格考核电量可达300MWh。因此，如何有针对性的优化调频策略，提升各模式下机组调频性能是电厂迫在眉睫的工作。
技术路线
根据调度考核指标以及电网频率控制要求，按照《关于修订我省发电厂并网运行管理实施细则的通知》（鲁监能市场[2018]57号）以及《关于调整发电机组一次调频评价办法的通知要求》（省调通知[2018]140号）等相关标准规定要求，依据一次调频考核标准，结合山东电网大小扰动考核指标体系，优化处理机组在CCS、MAN、TF三种主要模式下的调频性能。在以下几个方面进行优化提升。
（1）利用锅炉蓄热判断及动态超调补偿等策略，实现调频的快速性和稳定性；
（2）利用定期试验数据，动态调整单独DEH动作时一次调频做功不足以及TF方式下汽机主控对阀门的反向调节问题；
（3）设计基于频率偏差及压力偏差综合决策的汽机主控优化方案，在考虑调频指标同时兼顾机组安稳运行。
控制策略
机组一次调频功能分为DEH侧和DCS侧两部分，当机组未在协调控制方式运行时，仅DEH一次调频功能起作用；当机组在协调控制方式运行时，DEH侧和DCS侧一次调频功能均起作用。本次试验是检验机组在协调方式下的一次调频性能。
检查机组一次调频逻辑，对调频死区、频率-负荷曲线的设置进行确认。
一次调频相关性能参数设置：
一次调频死区：±2r/min 转速不等率：5%
一次调频调整负荷上限：+28MW 一次调频调整负荷下限：-28MW
电网正常运行于50Hz，当电网频率不稳定时，会产生电网频率偏差Δf，若|Δf|>0.033，经一次调频补偿量函数F(x)补偿后，产生一次调频功率补偿量ΔP，使机组DEH侧直接改变调节阀门开度以及CCS侧改变汽机主控指令，促使机组功率迅速发生变化，满足电网调频要求。
设计一种基于频率偏差及压力偏差综合决策的汽机主控优化方案，在考虑调频指标同时兼顾机组安稳运行。当机组运行于CCS或TF方式时，考虑负荷指令的反向以及一次调频动作期间锅炉侧压力将发生变化，将根据一次调频功率补偿量是否超出规定范围以及偏差的正反向来决定是否闭锁汽机主控的闭锁方向，同时，兼顾主蒸汽压力偏差是否超出机组安全承受范围来决定是否复位汽机主控的闭锁，在保证机组安全运行的前提下尽量保证一次调频的动作方向和动作幅值。
按照DL/T 657-2006《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》中要求，300MW以上直吹式机组动态品质指标中要求，主蒸汽压力波动偏差应控制在±0.5MPa，故模拟量发生器A2的值可设为0.5。此值为机组在山东电网规定的小扰动标准下的压力偏差值，考虑到大扰动时机组允许短时超出一定压力偏差，结合机组AGC调节时压力波动范围，故模拟量发生器A2的值在电网发生较大频率扰动，即机组接收到的一次调频补偿量超过一较大值时，可切换为±1MPa，此值为一80s脉冲信号。
当机组运行于MAN或TF方式时，考虑一次调频动作期间锅炉侧压力将发生变化，将根据扰动试验情况对机组的一次调频功率补偿量进行比例修正，以确保MAN或TF方式下机组实际贡献电量（即一次调频积分电量）满足电网考核规定要求。
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图2 DEH侧一次调频功率补偿量补偿修正逻辑
试验验证
按照《关于修订我省发电厂并网运行管理实施细则的通知》（鲁监能市场[2018]57号）以及《关于调整发电机组一次调频评价办法的通知要求》（省调通知[2018]140号）等相关标准规定要求，对机组进行了一次调频远程扰动试验。
1.增加闭锁和调频补偿的TF逻辑下试验过程
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表1 增加闭锁和调频补偿的TF逻辑下电网频率49.9Hz下机组响应特性
TF方式下试验可以看出，如果机组不对汽机主控进行闭锁和适当的调频补偿量放大，由于机组压力的降低，会对机组后期的一次调频动作性能造成较大的影响；
结束语：
依据国家和行业调频标准，结合山东电网大小扰动考核指标体系，解决了CCS模式下做功超调引发的压力波动较大，MAN方式下做功不足，TF方式下负荷反调工况下调频能力不足等问题，提升电网考核下机组全模式一次调频调节性能。无论从提升机组稳定运行和电网频率稳定角度，还是提升机组两个细则考核效益出发，都具有极其重要的意义。
参考文献：
1.刘禾，白焰，李新利.火电厂热工自动控制技术及应用[M].中国电力出版社，2009.
2.石建国.面向一次调频的炉—机—网协调控制方法研究[D].哈尔滨工业大学.2016.