汽輪機組一次調頻性能分析及優(yōu)化改進.pdf

1、電網頻率穩(wěn)定對用電設備和電網自身的安全穩(wěn)定運行至關重要。而電網頻率的穩(wěn)定取決于并網機組有功功率和電網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生過程的動態(tài)滯后矛盾，導致供滯后于需的不平衡，從而引起電網頻率波動。為緩解這一矛盾，并網機組依靠自身蓄熱的吸蓄或泄放快速調節(jié)機組功率輸出，減小并網機組有功功率和電網負荷的供需不平衡度，實現電網頻率的一次調節(jié)。機組一次調頻負荷調節(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，當電網頻率發(fā)生持續(xù)時間長的大頻率偏差時，不僅一次調頻性能不理想，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，使其秉持良好的調頻性能，同時兼顧機組的安全性、經濟性，減小主蒸汽壓力的波動。
　　 本文通過分析一次調頻的控制策略、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、回熱加熱系統的蓄熱等，發(fā)掘影響一次調頻性能的因素，探析其根本性制約因素。針對制約調頻負荷調節(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，本文研究采用高壓調節(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節(jié)的凝結水節(jié)流技術與利用鍋爐蓄熱進行負荷調節(jié)的主蒸汽節(jié)流方式結合使用，共同響應一次調頻，使一次調頻效果滿足電網要求的同時，不引起機組重要參數過

4、量變化的復合策略和控制算法。
　　 本文所采用的主要研究方法為理論建模和仿真試驗，因此，建立了電網頻率擾動下，汽輪機組功率輸出動態(tài)特性的數學模型。此模型包括汽輪機調節(jié)系統數學模型、汽輪機本體通流部分數學模型(包括汽輪機中間容積數學模型和汽輪機功率數學模型)、鍋爐主蒸汽壓力數學模型以及凝結水節(jié)流機組功率輸出特性數學模型。在調頻性能評價方面，本文分析電網對一次調頻的考核方式，綜合比較各電網區(qū)域對一次調頻主要技術指標的要求，指出性能考

5、核的關鍵之處在于負荷調整幅度和偏差、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，利用其機組設備技術規(guī)范和集控運行熱力參數基于MATLAB/Simulink平臺開發(fā)一次調頻性能的仿真模型系統。通過仿真試驗，獲悉機組一次調頻性能與電網要求的符合度;掌握凝結水節(jié)流負荷調節(jié)技術和主蒸汽節(jié)流負荷調節(jié)技術兩者的負荷調節(jié)能力、負荷調節(jié)速率及對機組重要參數的影響;綜合考慮機組的安全經濟性和調頻效果，制定采用高壓調節(jié)汽門增