汽輪機(jī)組一次調(diào)頻性能分析及優(yōu)化改進(jìn).pdf

1、電網(wǎng)頻率穩(wěn)定對(duì)用電設(shè)備和電網(wǎng)自身的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。而電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定取決于并網(wǎng)機(jī)組有功功率和電網(wǎng)負(fù)荷的供需平衡狀態(tài)。對(duì)于蒸汽循環(huán)熱力發(fā)電機(jī)組，外界負(fù)荷的快速變化與機(jī)組蒸汽產(chǎn)生過程的動(dòng)態(tài)滯后矛盾，導(dǎo)致供滯后于需的不平衡，從而引起電網(wǎng)頻率波動(dòng)。為緩解這一矛盾，并網(wǎng)機(jī)組依靠自身蓄熱的吸蓄或泄放快速調(diào)節(jié)機(jī)組功率輸出，減小并網(wǎng)機(jī)組有功功率和電網(wǎng)負(fù)荷的供需不平衡度，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率的一次調(diào)節(jié)。機(jī)組一次調(diào)頻負(fù)荷調(diào)節(jié)所利用的蓄熱為鍋爐蓄熱，隨著機(jī)組容量

2、的增大以及直流鍋爐的大量采用，鍋爐蓄熱能力相對(duì)于機(jī)組容量呈減小趨勢，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力隨之降低。且鍋爐蓄熱的利用以犧牲主蒸汽壓力波動(dòng)為代價(jià)，當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生持續(xù)時(shí)間長的大頻率偏差時(shí)，不僅一次調(diào)頻性能不理想，主蒸汽壓力變化也瀕于超限。本文致力于探討一次調(diào)頻性能的改善方法，開發(fā)機(jī)組潛藏可利用的蓄熱，使其秉持良好的調(diào)頻性能，同時(shí)兼顧機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性，減小主蒸汽壓力的波動(dòng)。
　　 本文通過分析一次調(diào)頻的控制策略、鍋爐蓄熱的吸蓄或泄放過程、主

3、蒸汽壓力動(dòng)態(tài)變化特性、機(jī)組中間容積時(shí)滯效應(yīng)、回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的蓄熱等，發(fā)掘影響一次調(diào)頻性能的因素，探析其根本性制約因素。針對(duì)制約調(diào)頻負(fù)荷調(diào)節(jié)的根本性因素:鍋爐蓄熱不足(主蒸汽壓力變化限制)和機(jī)組中間容積時(shí)滯效應(yīng)，本文研究采用高壓調(diào)節(jié)汽門增開或多減的方式，以及采用利用除氧器和低壓加熱器抽汽蓄熱進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)的凝結(jié)水節(jié)流技術(shù)與利用鍋爐蓄熱進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)的主蒸汽節(jié)流方式結(jié)合使用，共同響應(yīng)一次調(diào)頻，使一次調(diào)頻效果滿足電網(wǎng)要求的同時(shí)，不引起機(jī)組重要參數(shù)過

4、量變化的復(fù)合策略和控制算法。
　　 本文所采用的主要研究方法為理論建模和仿真試驗(yàn)，因此，建立了電網(wǎng)頻率擾動(dòng)下，汽輪機(jī)組功率輸出動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型。此模型包括汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、汽輪機(jī)本體通流部分?jǐn)?shù)學(xué)模型(包括汽輪機(jī)中間容積數(shù)學(xué)模型和汽輪機(jī)功率數(shù)學(xué)模型)、鍋爐主蒸汽壓力數(shù)學(xué)模型以及凝結(jié)水節(jié)流機(jī)組功率輸出特性數(shù)學(xué)模型。在調(diào)頻性能評(píng)價(jià)方面，本文分析電網(wǎng)對(duì)一次調(diào)頻的考核方式，綜合比較各電網(wǎng)區(qū)域?qū)σ淮握{(diào)頻主要技術(shù)指標(biāo)的要求，指出性能考

5、核的關(guān)鍵之處在于負(fù)荷調(diào)整幅度和偏差、貢獻(xiàn)積分電量。針對(duì)江西國電豐城發(fā)電有限公司二期2×660MW超臨界發(fā)電機(jī)組，利用其機(jī)組設(shè)備技術(shù)規(guī)范和集控運(yùn)行熱力參數(shù)基于MATLAB/Simulink平臺(tái)開發(fā)一次調(diào)頻性能的仿真模型系統(tǒng)。通過仿真試驗(yàn)，獲悉機(jī)組一次調(diào)頻性能與電網(wǎng)要求的符合度;掌握凝結(jié)水節(jié)流負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)和主蒸汽節(jié)流負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)兩者的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力、負(fù)荷調(diào)節(jié)速率及對(duì)機(jī)組重要參數(shù)的影響;綜合考慮機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)性和調(diào)頻效果，制定采用高壓調(diào)節(jié)汽門增