水电机组调频特性研究大学论文

火力发电厂一次调频问题分析论文

摘要：

频率作为电力系统最重要的运行参数之一，其稳定性对电力系统的安全可靠运行有着重要的影响。作为电力发展主力军的火力发电厂，其调频功能直接关系着整个电力系统的安全稳定。本文从电网调频的介绍入手，介绍了一次调频的主要技术指标，通过分析火力发电厂一次调频目前存在的问题，提出了有针对性的改进措施。

关键词：

火力发电厂;一次调频;问题

一、引言

近年来我国电力工业发展十分迅速，现在虽然已经有部分核电机组，但是火力发电依然是电力发展的主力军、仍然占领着我国电力的大部分市场。现代化的火力发电厂是一个庞大、复杂的生产电能和热能的工厂，由燃料系统、燃烧系统、汽水系统、电气系统和控制系统五部分组成。为了生产电能和热能，五大系统必须按照一系列规程、规章协调运行。火力发电厂协调运行的基本要求就是在经济、安全运行的前提下保证电能的质量指标，即在负荷变化的情况下，通过调整发电机组的运行参数以保证电压和频率的额定值，满足用户的要求。

二、电网调频介绍

由于电力系统日益庞大，电网结构日趋复杂，各种短路、甩负荷的事故经常发生，引起电力系统中的频率波动很大。因此为了保证电网的安全运行，为了保证电力系统中频率的稳定，电网调频就是通过发电机组调速系统根据电网频率的变化改变机组出力，将电网频率稳定在标称频率，电网调频又分为一次调频和二次调频。

一次调频指的是当电网频率超出一定范围时，电网频率的变化将使电网中参与一次调频的发电机组能在短时间内自动快速增加或减少负荷，利用机组的蓄热来快速响应电网频率的变化，以使电网频率重新趋于新平衡、稳定的能力。一次调频作为一个随机过程是维护电网稳定的重要手段，其主要特点是频率调整速度快，但调整数量有限并随发电机组不同而不同，同时还具有值班调度员难以控制的特点。

三、一次调频主要技术指标

根据电监会发布的《发电厂并网运行管理规定》(电监市场[2006] 42号)和《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》(电监市场[2006]43号)分别制定的细则，一次调频的主要技术指标有以下几个方面：

(一)转速不等率6

转速不等率6是反映机组调频能力的重要指标，它不仅可以反映机组一次调频能力的强弱，而且还可表明稳定性的好坏。转速不等率6越大，机组的调频能力越小，但是稳定性好;转速不等率6越小，机组的调频能力越强，但是稳定性差。目前汽机的转速不等率6取5%。

(二)频率偏差死区

按照电网频率控制的要求，调频控制死区规定为：△f死区=士0.025Hz～士0.003Hz.根据电网频率控制的情况确定调频控制死区的设定值，目前暂按士0.003Hz设置。

(三)负荷调节范围

负荷调节范围是为了保持一次调频时机组的稳定性和设备的安全运行，对调频负荷进行的限幅，以防止一次调整动作时，机组出现过负荷的现象。设置机组负荷调节范围为△MW=士3%ECR～士6%ECR，机组一次调频负荷调节范围目前暂设置为士3%ECR。

四、火力发电厂一次调频存在问题及改进措施

火力发电厂一次调频能力受到很多因素的影响，例如火力发电厂一次调频能力的大小与火电机组的类型、自动控制系统的参数设置、自动控制系统模块的逻辑设计等因素都有很大的关系，特别是火电机组的实时运行情况例如锅炉的蓄热量，对火力发电厂一次调频能力的大小更是有重大的影响，蓄热量大的机组一次调频能力就强，反之亦然。为了充分发挥火力发电厂中一次调频的能力，本文将重点分析火力发电厂一次调频存在的问题。

(一)火力发电厂一次调频存在的问题

火力发电厂一次调频存在的问题主要包括以下几个方面的内容：

l、调度AGC指令与一次调频动作反向，削弱一次调频作用。由于设计上的不合理这种削弱一次调频作用的现象在火力发电厂中普遍存在。

2、一次调频组态不完善。一次调频的典型运行方式有协调投入、锅炉自动、DEH负荷控制和机组手动等四种，仅仅在协调投入运行方式下才能保证满足电网一次调频的要求，但是某些早期投产发电机组在投入协调方式运行时，一次调频组态不完善造成动作后回调。

3、协调投入运行时主蒸汽压力偏差设定值小。主蒸汽压力偏差设定值小会造成一次调频动作负荷较大，造成主蒸汽压力超差时闭锁负荷。

4、火力发电厂中存在个别机组某些运行方式下一次调频功能不尽完善。

5、频率保护装置和机组调节系统不协调。

(二)火力发电厂一次调频的改进措施

针对火力发电厂一次调频存在的问题，需要采取以下措施进行改进。

l、一次调频在协调不投入运行时将DEH侧一次调频单独使用。一次调频协调投入运行时时将DEH和DCS侧一次调频同时使用。

2、在对DEH粗调进行补偿的同时改善锅炉蓄热消耗引起的机前压力品质。

3、改善一次调频考核方式，为一次调频的.经济补偿提供有力证据。根据相关方面的研究，目前采取一次调频的月正确动作率和月贡献电量进行考核，会使考核过程更加合理、科学。

4、取消DCS和DEH画面上一次调频功能投腿操作按钮，保证一次调频功能始终处于投入状态。两个细则要求一次调频未经网调的批准不得退出，因此取消一次调频功能投腿操作按钮是保证一次调频始终投入的重要手段。

5、加强AGC数据传输的可靠性。AGC与协调控制系统的接口结构示惹西一AGC数据从中调的EMS到发电厂的DCS的传输途径如上图所示，因此EMS到DCS的数据传输具有经历环节多，传输距离长，转换过程多的特点，这些因素的存在就会造成输入输出模块故障，信号断线的现象，最终会影响到AGC的投入率。因此，为了提高火力发电厂一次调频的效率就要加强AGC数据传输的可靠性。

6、为了提高火力发电厂电网AGC的快速响应能力，设计特定的AGC机组运行方式。也就是在AGC负荷调整范围内，机组升降负荷采用定压方式，并适当允许机组有较大参数波动，以充分利用锅炉蓄热能力，等变负荷过程结束后再转为滑压运行方式。

五、结论

电网频率是电能质量和电网稳定运行的重要指标，反映了电力系统供需能量的平衡状态，当电力系统中供电也用电失衡时，电网频率就会波动出现偏差。电网频率的波动，对用户和发电机组的危害都非常大，轻则造成用电设备损坏，耗能增加，重则造成电网瘫痪。火力发电厂作为我国电力系统的主要组成部分，一定要重视一次调频对稳定电网频率的作用，从而采取正确的方法来发挥一次调频的作用。

参考文献：

[1]李端超，陈实，陈中元，卢金滇，发电机组二.次调频调节效能实时测定及补偿方法[J].电力系统自动化，2004，(02).

[2]向德军，卢建刚，黄海东.广东电网统调机组一次调频性能评价系统的实施[J]，广东电力，2010.(02):3 8-42.

[3]郑涛，高伏英，基于PMU的机组一次调频特性参数在线监测[J].电力系统自动化，2009，(1 1).

[4]刘晓亭.调速系统运行及故障分析[A].南方十三省水电学会联络会暨学术交流会论文集[C].2008.

先后负责国家自然科学基金、国家“863”计划、国家科技支撑计划、博士点基金、国家重点实验室开放基金、水利部948项目、南水北调东线工程及各类横向课题100余项。发表学术论文200余篇（其中EI、SCI检索100余篇），主编教材（专著）11部，申请专利60余项，荣获省级以上奖和荣誉10余项。指导水利水电工程、流体机械及工程、水利工程、动力工程、工业工程专业研究生、博士生130余名（其中已毕业100余名）。近三年所获奖项荣誉： 城市泵站水力优化设计及水锤防护关键技术研究与应用，2015年大禹水利科学技术奖一等奖（排名4） ； 低扬程水力机械节能关键技术研究与应用，2013年大禹水利科学技术奖二等奖（排名1）； 桥巩电站建设与管理研究与应用，2013年水力发电科技进步二等奖（排名2）； 水电站过渡过程研究与工程实践，2013年水力发电科技进步二等奖（排名4）； 用于水动冷却塔高效直驱水轮机开发与应用，2011年中国机械工业科技进步三等奖（排名1） ； 广西桥巩特大型灯泡贯流式水电站工程实践，2011年广西来宾市人民政府科技进步特等奖（排名2）； 2012年宝钢教育奖； 2011年河海大学教学成果奖特等奖。 近三年主要科研项目： 国家自然科学基金面上项目，大型贯流泵站全过流系统三维过渡过程水力特性与激振机理研究，项目负责人； 国家自然科学基金面上项目，大型混流式水轮机尾水管水力振动研究，项目负责人； 国家自然科学基金重点项目子题，潮汐机组双向运行过渡过程水力特性与控制策略研究，项目负责人； 国家海洋局专项基金，新型高效低水头大流量双向竖井流工机组开发与研制，项目负责人； 中国南方电网科技项目，水电机组黑启动及调频特性建模研究，项目负责人； 江苏省科技厅产学研项目，水工液压启闭机现代化改造关键技术研究，项目负责人； 华电集团科技项目，棉花滩水电厂机组过流系统水能损失分析与治理研究，项目负责人。