提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频快速补偿能力的控制方法及系统，当电网实时运行频率超出机组设置调频死区时，根据电网实时频率与基准频率形成的频差，分别计算出机组对应的进汽调门和抽汽调门的一次调频补偿指令，当进汽调门与抽汽调门一次调频功能都投入时，如果电网实时频率高于基准频率，计算出减小进汽调门开度指令，同时增大抽汽调门开度；当电网实时频率低于电网基准频率时，计算出增大进汽调门的开度指令和减小抽气调门的开度指令，完成机组一次调频补偿调节过程。本发明专利技术可以明显提升调整抽汽式汽轮机组的一次调频快速补偿能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法及系统。
技术介绍
随着特高压输电及风电、核电、太阳能等新能源建设的快速发展，区域电网结构变得也越来越复杂，电网的安全稳定运行技术要求也越来越高。众所周知，风电与太阳能等新能源发电的可预测性相对较差，且风力发电的高峰负荷大多出现在用电量的波谷处，同时新能源发电的出力波动较大且可控性相对较差，对电网的调整来说，风电并网负荷越高，电网调度难度越大。如何在保证电网快速发展的同时，保证电网频率、电压等技术指标满足要求，也将会成为一个重要的技术难题。在电网实际运行中，电网频率主要受电网输入电量与消耗电量的影响，当电量消耗与输入电量不匹配时，即可引起电网频率出现变化较小、变动周期较短的微小分量，这种电网频率扰动主要靠汽轮发电机组本身的调节系统直接自动调整汽轮机进汽控制调门完成机组负荷变动，补偿电网负荷实时需求，修正电网频率的波动，这个过程即为发电机组的一次调频。一般控制结构如图1所示，发电机组汽轮机电液控制系统即DEH系统中将汽轮机转速与额定转速的差值直接转化为功率信号补偿或流量补偿，直接作用在汽轮机的进汽调门上，完成机组一次调频修正。发电机组的一次调频指标主要包括：不等率、调频死区、快速性、补偿幅度、稳定时间等。不同区域的电网公司对各个技术指标要求也不尽相同。下面以国家电网公司2011年下发的《火力发电机组一次调频试验导则》中的具体要求为例，说明各个技术指标的具体要求。1)转速不等率：火电机组转速不等率应为4％～5％，该技术指标不计算调频死区影响部分。该指标一般作为逻辑组态参考应用，机组实际不等率需根据一次调频实际动作进行动态计算。2)调频死区：机组参与一次调频死区应不大于|±0.033|Hz或|±2|r/min。3)快速性：机组参与一次调频的响应时间应小于3s。燃煤机组达到75％目标负荷的时间应不大于15s，达到90％目标负荷的时间应不大于30s。对于高压油电液调节机组响应时间一般在1-2s。电网频率波动越频繁，该技术指标越重要。4)稳定时间：机组参与一次调频的稳定时间应小于1min。该技术指标对于发电机组及电网稳定运行都十分重要。5)补偿幅度，机组参与一次调频的调频负荷变化幅度不应设置下限；一次调频的调频负荷变化幅度上限可以加以限制，但限制幅度不应过小，规定如下：a)250MW＞Po的火电机组，限制幅度≥10％Po；b)350MW≥Po≥250MW的火电机组，限制幅度≥8％Po；c)500MW≥Po＞350MW的火电机组，限制幅度≥7％Po；d)Po＞500MW的火电机组，限制幅度≥6％Po。大部分调整抽气式汽轮机组设计发电的同时，承担一定的对外供热抽汽功能。由于抽汽位置一般设置于高中压缸，抽出蒸汽只在汽轮机内完成部分做功，未进行再低压缸内的做功过程，相对来说降低了进入汽轮机蒸汽的做功能力，因此，部分调整抽汽式汽轮机的一次调频功能的快速性受到较大影响，机组一次调频快速性指标不能满足电网的技术要求。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法及系统，该专利技术在一次调频动作，需要机组快速补偿负荷时，不再单一依靠调整汽轮机组的进汽调门，完成一次调频补偿，而是采用进汽调门与抽汽调门协调控制，同时动作，快速调整汽轮机内做功蒸汽量，达到提升机组一次调频快速补偿的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法，当电网实时运行频率超出机组设置调频死区时，根据电网实时频率与基准频率形成的频差，分别计算出机组对应的进汽调门和抽汽调门的一次调频补偿指令，当进汽调门与抽汽调门一次调频功能都投入时，如果电网实时频率高于基准频率，计算出减小进汽调门的开度指令，同时增大抽汽调门开度；当电网实时频率低于电网基准频率时，计算出增大进汽调门的开度指令和减小抽气调门的开度指令，完成机组一次调频补偿调节过程。一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法，包括以下步骤：(1)测量电网的实时频率，将其与一次调频动作的电网基准频率进行比较，计算电网频率有效波动值；(2)根据电网频率的实时波动值和机组不等率要求，计算机组一次调频动作时进汽调门补偿动作值和抽汽调门补偿动作值；(3)判断是否存在投入或退出抽汽辅助一次调频动作指令，如果有投入指令，转入步骤(4)，如果有退出指令，转入步骤(5)；(4)将机组一次调频动作前抽汽调门控制指令的动作值与机组一次调频动作时抽汽调门补偿动作值叠加后控制机组抽汽控制调门；(5)抽汽调门一次调门补偿指令取零，机组抽汽控制调门执行机组一次调频动作前抽汽调门控制指令；(6)判断是否存在投入或退出进汽调门一次调频指令，如果有投入指令，转入步骤(7)，如果有退出指令，转入步骤(8)；(7)将机组一次调频动作前进汽调门控制指令的动作值与机组一次调频动作时进汽调门补偿动作值叠加后控制机组进汽控制调门；(8)进汽调门一次调门补偿指令取零，机组进汽控制调门执行机组一次调频动作前进汽调门控制指令。所述步骤(2)中，一次调频动作的电网基准频率取电网基准频率50Hz。所述步骤(2)中，利用分段函数F1(X)计算出机组一次调频动作时进汽调门补偿动作指令：其中f：电网实时运行频率；P0：机组额定负荷；δ：机组不等率；fΔ：机组调频死区。所述步骤(2)中，利用分段函数F2(X)计算出机组一次调频动作时抽汽调门补偿动作指令，设抽汽调门最大补偿指令FMAX，分段函数F2(X)根据电网频率波动大小进行设置，在电网频率波动值小于死区设定时，抽汽调门不参与调频补偿，在电网频率波动值在±0.067Hz时，对应抽汽调频开度取为50％FMAX-70％FMAX，电网频率波动值达±0.1Hz时，对应抽汽调频开度取最大值100％FMAX，在每两个频率波动值刻度点之间，根据分段函数线性关系自动计算出实时电网频率波动值对应的抽汽调门对应开度。所述步骤(2)中，进汽调门补偿动作值计算时，机组调频死区设为±0.02Hz-±0.033Hz，不等率设置为3％-6％，最大调频幅度为4％-10％。所述步骤(2)中，抽汽调门一次调频补偿指令计算时，机组调频死区设为±0.02Hz-±0.033Hz，机组抽汽调门最大补偿指令为±2％-±5％。所述步骤(3)中，当机组供热抽汽量大于机组额定供热抽汽量的量超过设定值时，送出抽汽调门一次调频补偿投入指令；当机组供热抽汽量小于机组额定供热抽汽量的量超过预定阈值时，送出抽汽调门一次调频补偿退出指令。所述步骤(3)中，设定值为15-25％的机组额定供热抽汽量。所述步骤(3)中，预定阈值为10-20％的机组额定供热抽汽量。所述步骤(6)中，当机组发电负荷大于机组额定负荷的值超过设定值时，送出进汽调门一次调频补偿投入指令；当机组发电负荷小于机组额定负荷超过设定阈值时，送出进汽调门一次调频补偿退出指令。所述步骤(6)中，设定值为15-25％的机组额定负荷值。所述步骤(6)中，预定阈值为10-20％的机组额定负荷值。一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制系统，包括采集电网实时运行频率的采集模块，计算模块和控制模块，当电网实时运行频率超出机组设置调频死区时，根据电网实时频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法，其特征是：当电网实时运行频率超出机组设置调频死区时，根据电网实时频率与基准频率形成的频差，分别计算出机组对应的进汽调门和抽汽调门的一次调频补偿指令，当进汽调门与抽汽调门一次调频功能都投入时，如果电网实时频率高于基准频率，计算出减小进汽调门的开度指令，同时增大抽汽调门的开度；当电网实时频率低于电网基准频率时，计算出增大进汽调门的开度指令和减小抽气调门的开度指令，完成机组一次调频补偿调节过程。

【技术特征摘要】
1.一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法，其特征是：当电网实时运行频率超出机组设置调频死区时，根据电网实时频率与基准频率形成的频差，分别计算出机组对应的进汽调门和抽汽调门的一次调频补偿指令，当进汽调门与抽汽调门一次调频功能都投入时，如果电网实时频率高于基准频率，计算出减小进汽调门的开度指令，同时增大抽汽调门的开度；当电网实时频率低于电网基准频率时，计算出增大进汽调门的开度指令和减小抽气调门的开度指令，完成机组一次调频补偿调节过程。2.一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法，其特征是：包括以下步骤：(1)测量电网的实时频率，将其与一次调频动作的电网基准频率进行比较，计算电网频率有效波动值；(2)根据电网频率的实时波动值和机组不等率要求，计算机组一次调频动作时进汽调门补偿动作值和机组一次调频动作时抽汽调门补偿动作值；(3)判断是否存在投入或退出抽汽辅助一次调频动作指令，如果有投入指令，转入步骤(4)，如果有退出指令，转入步骤(5)；(4)将机组一次调频动作前抽汽调门控制指令的动作值与机组一次调频动作时抽汽调门补偿动作值叠加后控制机组抽汽控制调门；(5)抽汽调门一次调门补偿指令取零，机组抽汽控制调门执行机组一次调频动作前抽汽调门控制指令；(6)判断是否存在投入或退出进汽调门一次调频指令，如果有投入指令，转入步骤(7)，如果有退出指令，转入步骤(8)；(7)将机组一次调频动作前进汽调门控制指令的动作值与机组一次调频动作时进汽调门补偿动作值叠加后控制机组进汽控制调门；(8)进汽调门一次调门补偿指令取零，机组进汽控制调门执行机组一次调频动作前进汽调门控制指令。3.如权利要求2所述的一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法，其特征是：所述步骤(2)中，利用分段函数F1(X)计算出机组一次调频动作时进汽调门补偿动作指令：其中f：电网实时运行频率；P0：机组额定负荷；δ：机组不等率；fΔ：机组调频死区。4.如权利要求2所述的一种提升调整抽汽式汽轮机组一次调频补偿能力的控制方法，其特征是：所述步骤(2)中，利用分段函数F2(X)计算出机组一次调频动作时抽汽调门补偿动作指令，设抽汽调门最大补偿指令FMAX，分段函数F2(X)根据电网频率波动大小进行设置，在电网频率波动值小于死区设定时，抽汽调门不参与调频补...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩英昆，庞向坤，郎澄宇，孟祥荣，姚常青，李克雷，于庆彬，林波，高嵩，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37