汽輪機組一次調(diào)頻性能分析及優(yōu)化改進.pdf

1、電網(wǎng)頻率穩(wěn)定對用電設(shè)備和電網(wǎng)自身的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。而電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定取決于并網(wǎng)機組有功功率和電網(wǎng)負荷的供需平衡狀態(tài)。對于蒸汽循環(huán)熱力發(fā)電機組，外界負荷的快速變化與機組蒸汽產(chǎn)生過程的動態(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。為緩解這一矛盾，并網(wǎng)機組依靠自身蓄熱的吸蓄或泄放快速調(diào)節(jié)機組功率輸出，減小并網(wǎng)機組有功功率和電網(wǎng)負荷的供需不平衡度，實現(xiàn)電網(wǎng)頻率的一次調(diào)節(jié)。機組一次調(diào)頻負荷調(diào)節(jié)所利用的蓄熱為鍋爐蓄熱，隨著機組容量

2、的增大以及直流鍋爐的大量采用，鍋爐蓄熱能力相對于機組容量呈減小趨勢，負荷調(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為代價，當電網(wǎng)頻率發(fā)生持續(xù)時間長的大頻率偏差時，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)機組潛藏可利用的蓄熱，使其秉持良好的調(diào)頻性能，同時兼顧機組的安全性、經(jīng)濟性，減小主蒸汽壓力的波動。
　　 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、蒸汽壓力動態(tài)變化特性、機組中間容積時滯效應(yīng)、回熱加熱系統(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。針對制約調(diào)頻負荷調(diào)節(jié)的根本性因素:鍋爐蓄熱不足(主蒸汽壓力變化限制)和機組中間容積時滯效應(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行負荷調(diào)節(jié)的凝結(jié)水節(jié)流技術(shù)與利用鍋爐蓄熱進行負荷調(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，不引起機組重要參數(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，因此，建立了電網(wǎng)頻率擾動下，汽輪機組功率輸出動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型。此模型包括汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、汽輪機本體通流部分數(shù)學(xué)模型(包括汽輪機中間容積數(shù)學(xué)模型和汽輪機功率數(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)流機組功率輸出特性數(shù)學(xué)模型。在調(diào)頻性能評價方面，本文分析電網(wǎng)對一次調(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)指標的要求，指出性能考

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