660mw火电机组深度调峰协制优化及应用

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POWER TECHNOLOGY 　电力科技

660MW火电机组深度调峰协制优化及应用

陈　超

（中国能源建设集团华中电力试验研究院有限公司，湖南 长沙 410000）

摘要：目前，我国大部分火电机组的调峰范围是50%～100%额定负荷，随着各地区并网发电厂辅助服务管理实施细则的发布，深度调峰对于火力发电厂越来越重要。文章针对660MW火电机组在深度调峰中协制技术进行了深入研究，提出了一套协制策略优化措施，并在福建华电邵武项目新建4号机组进行了35%～100%额定负荷的AGC协调变负荷试验，结果表明，该协制策略切实可行。

关键词：火电机组；深度调峰；协制　　文献标识码：A　　中图分类号：TM621

文章编号：2096-4137（2020）04-23-03　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2020.04.07

Optimization & application of deep peak-shaving coordinated control of 660MW thermal power unit

CHEN Chao

(China Energy Engineering Group Central China Electric Power Test and Research Institute Co., Ltd, Changsha 410000, China)Abstract: At present, the peak-shaving range of most thermal power units in China is 50%-100% rated load. With the release of the implementation rules of auxiliary service management for grid connected power plants in various regions, deep peak-shaving is becoming more and more important for thermal power plants. This paper has conducted in-depth research on the coordinated control technology of 660MW thermal power unitin deep peak-shaving, a proposed a set of coordinated control strategy optimization measures, and conducted 35%-100% rated load AGC load change test at Unit 4 in Fujian Huadian Shaowu project. The test results show that the proposed coordinated control strategy is feasible.

Keywords:

thermal power unit; deep peak-shaving; coordinated control

0　引言

近年来，随着大批大容量的火电机组投产，造成火电产能严重过剩。同时，风电、光电、水电等新能源兴起，为了更好地消纳这些可再生新能源，各地区电网纷纷制定了火电深度调峰补偿辅助服务措施。

2017年7月26日，国家能源局福建监管办日前印发了《福建省电力辅助服务（调峰）交易规则（试行)》。其中第十条：机组参与深度调峰成交的售出电量，根据成交价格获得经济补偿，不影响机组年度基数计划电量。因此福建华电邵武电厂三期新建4号机组对深度调峰提出了要求，根据要求调峰范围为35%～100%额定负荷。对此，以往针对50%～100%的变负荷的协制系统显然无法满足要求，我们根据要求对机组协制系统做出了优化，经过多次变负荷试验，最终通过了AGC协调变负荷试验。最终表明，本文提出的一系列优化措施切实可行。

1　电厂概况

福建华电邵武电厂三期2×660MW超超临界燃煤发电机组工程，锅炉是东方电气集团东方锅炉股份有限公司提供的DG1958/28.25-II13型超超临界锅炉，采用中速磨煤机正压直吹式制粉，二次再热系统。汽轮机是上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的660MW超超临界汽轮机，型号为N660-27/600/610，汽轮机型式是超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机、采用九级回热抽汽。发电机是上海电气电站设备有限公司发电机厂提供的QFSN-600-660-2型，额定功率660MW。机组分散控制系统采用南京国电南自美卓控制系统有限公司提供的MAX-DNA 分散控制系统。

2　协制优化措施2.1　锅炉主控变负荷前馈优化

在负荷变动时，由于汽机响应速度要比锅炉响应速度更快，锅炉燃烧存在纯延时性和滞后性，所以我们在机组的锅炉主控都加上前馈，前馈分为静态前馈（基础前馈）和动态前馈。静态前馈为负荷对应的锅炉指令折线函数。动态前馈则引入了变负荷速率、负荷偏差等。其锅炉主控指令对应的燃料指令特性如图1～2所示。

图1　增负荷阶段燃料指令特性图

图2　减负荷阶段燃料指令特性

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在负荷变动的过程中，负荷动态前馈变化对应的燃料指令变化范围±30t/h。在低负荷阶段的减负荷变动，为了预防动态前馈减燃料量过低导致给煤量指令过低，影响燃烧稳定。在变负荷前馈引入了负荷指令系数。在低负荷阶段（50%～30%）和高负荷阶段（90%～100%）减弱前馈的作

用，如图3所示。

图3　锅炉主控控制回路原理图

F（x2）折线函数如表1所示。

表1　F（x2）折线函数

F（x3）折线函数表2所示。

表2　F（x3）折线函数

2.2　滑压曲线优化

在给水主路全开的状态下，给水母管压力与主汽压力之差越大，其给水流量越大，反之则给水流量越小。所以汽动给水泵为了保持同样的给水流量，如果主汽压力降低，给水泵就会降低转速减小出力，减小给水母管压力，维持给水母管和主汽压力之差来保持给水流量。其给水流量流量公式

如下：

式中，Q为给水流量；K为流量系数；△P为差压；为

给水密度。

当机组负荷在接近35%负荷时，机组的主汽压力设定值约为11.8MPa，在减负荷过程中出现超调，实际主汽压力达到10.6MPa，小汽机的转速最低达到了3008r/min，为了预防

小汽机转速低于3000r/min，跳出遥控和自动。适当抬高在低负荷阶段的主汽压力设定值。原设计滑压曲线如图4的压力

设定1，经过优化后，压力设定如图4的线压力设定2。

图4　滑压曲线图

适当地提高了低负荷阶段的主汽压力设定值，也就需要给水母管压力，加大小汽轮机的出力，提高小汽轮机的转速。注意，要将汽动给水泵的最小流量再循环调节门切自动，预防汽动给水泵因出口流量低引起跳闸。

2.3　其他措施

深度调峰调峰最关键的环节就是低负荷阶段锅炉的稳燃，为了保证锅炉燃烧的稳定及机组灭火的风险，本文还采取了以下措施。

（1）将最下层2台给煤机A\\E的出力加了低限，低限设定为20t/h，当燃料主控输出低于20时，负荷闭锁减，以此保证最下层的燃烧稳定。

（2）并在负荷低于40%时投入等离子点火，等离子点火有利于炉膛燃烧稳定。

（3）在负荷降至500MW、330MW、280MW时，由上往下分别停掉F磨煤机、C磨煤机、D磨煤机。最低负荷230MW时保持

下层3台磨煤机稳定运行。

（4）负荷变化在50%～100%之间时，变化速率设定为10MW/min。当负荷变化在30%～50%之间时，负荷变化速率改为7.3MW/min。

（5）在降负荷过程中，需要注意小汽轮机汽源切换的问题，需要将冷再至辅汽联箱的调门投入自动，防止降负荷过程中四抽汽源压力下降，小机进汽压力减小，导致汽泵出力跟不上。

3　优化后的效果

2019年4月30日，本文进行了AGC负荷变动试验。具体数据曲线如图5所示。

降负荷阶段：

15∶20分，机组在AGC控制模式下，负荷由660MW向500MW变动，负荷变化速率10MW/min；

16∶20分，机组在AGC控制模式下，负荷由500MW向330MW变动，负荷变化速率10MW/min（注：16∶00分由于电

网调度原因中断了降负荷试验，后恢复负荷后正常进行）；

16∶50分，机组在AGC控制模式下，负荷由330MW向280MW变动，负荷变化速率7.3MW/min；

17∶08分，机组在AGC控制模式下，负荷由280MW向230MW变动，负荷变化速率7.3MW/min。

升负荷阶段：

17∶08分，机组在AGC控制模式下，负荷由280MW向230MW变动，负荷变化速率7.3MW/min；

17∶20分，机组在AGC控制模式下，负荷由230MW向330MW变动，负荷变化速率7.3MW/min；

17∶40分，机组在AGC控制模式下，负荷由330MW向500MW变动，负荷变化速率7.3MW/min；

18∶25分，机组在AGC控制模式下，负荷由500MW向660MW变动，负荷变化速率7.3MW/min。

在协调变负荷试验中，负荷最大超调4MW，其主汽压力、主汽温度、再热器温度、炉膛负压、除氧器液位等重要参数都在正常波动范围内。各项指标满足《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》（DL/T 657-2015）的相关要

求，调节品质优良。

图5　数据曲线

4　结论

试验结果表明，本文所提出来的一系列深度调峰协制优化措施在660MW火电机组在35%～100%额定负荷区间变负荷试验中取得了良好的调节效果，不仅能适应协调变负荷，还能保证机组各重要参数稳定运行。本文提出的优化措施值得其他电厂同类型机组在深度调峰优化过程中借鉴和

推广。

作者简介：陈超（1985-），男，湖南岳阳人，中国能源建设集团华中电力试验研究院有限公司热工所副所长、工程师，研究方向：火电机组热控技术研究。

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（责任编辑：周加转）

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