一种火电机组凝结水辅助调频控制方法技术

本发明专利技术涉及一种火电机组凝结水辅助调频控制方法，该方法通过判断机组能量状态和电网调频响应需求，按需利用机组低压回热系统蓄能辅助参与调频控制；当机组能量状态无法满足调频响应需求时，触发辅助调频请求，凝结水辅助调频系统快速改变凝结水流量，从而改变低压回热系统抽汽流量来辅助改变汽轮机功率输出。与现有技术相比，本发明专利技术具有提升了机组的调频性能和提升了机组的调节灵活性等优点。能和提升了机组的调节灵活性等优点。能和提升了机组的调节灵活性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种火电机组凝结水辅助调频控制方法


[0001]本专利技术涉及热工自动控制及保护领域，尤其是涉及一种火电机组凝结水辅助调频控制方法。

技术介绍

[0002]双碳目标下，我国能源结构发生快速变化，网内风电和光伏等新能源发电占比大幅增加。由于新能源发电存在较大的间歇性和波动性，大规模新能源发电并网对电网频率安全稳定存在较大影响。因此，提升灵活性调节能力，解决电力平衡问题，成为新型电力系统安全运行的一个关键因素。由于我国能源结构的特点，火电作为一种基础发电方式将长期存在，对其灵活调频能力的要求将不断提高。且随着电力辅助服务(调频)市场的发展，提高我国现役发电机组调频性能，保证电网的安全经济运行，提高电网和并网电厂之间的网源协调能力成为当前电力行业面临的挑战之一。
[0003]当前传统的火电机组协的调频控制更多是利用锅炉蓄能来加快机组的调频响应性能，但大容量机组锅炉相对蓄能较少，在电网快速大幅调频响应工况下和电力辅助服务市场化背景下，其实际变负荷调频响应性能较难满足厂网要求。还有部分机组采用基于凝结水调频的汽机调门全开经济运行方式，仅利用回热系统蓄能参与负荷响应，由于回热系统蓄能远低于锅炉蓄能，其调频性能仍欠佳。
[0004]如何在以锅炉蓄能调频利用为主的前提下，利用回热系统蓄能辅助参与调频控制，从而提升机组的调频性能和提升机组的调节灵活性，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种火电机组凝结水辅助调频控制方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种火电机组凝结水辅助调频控制方法，该方法通过判断机组能量状态和电网调频响应需求，按需利用机组低压回热系统蓄能辅助参与调频控制；
[0008]当机组能量状态无法满足调频响应需求时，触发辅助调频请求，凝结水辅助调频系统快速改变凝结水流量，从而改变低压回热系统抽汽流量来辅助改变汽轮机功率输出。
[0009]作为优选的技术方案，所述的方法具体包括以下步骤：
[0010]步骤S1，读取机组的运行参数；
[0011]步骤S2，基于步骤S1的运行参数判断机组调频的功率响应需求，以及机组锅炉能量状态，当预估机组锅炉能量状态无法满足快速调频需求时，触发凝结水辅助调频指令；
[0012]步骤S3，将步骤S2的调频指令折算成除氧器水位设定值偏置和除氧器上水调阀指令前馈，通过除氧器上水调阀对除氧器水位控制回路作用，快速改变凝结水流量，从而改变低压回热系统抽汽流量，快速改变汽轮机功率输出；
[0013]步骤S4，当机组功率输出达到调频响应需求，或者除氧器水位、凝结水流量或凝结水压力参数达到安全边界时，凝结水辅助调频功能退出。
[0014]作为优选的技术方案，所述步骤S1中的运行参数包括机组功率、AGC负荷指令、速率后的负荷指令、主蒸汽压力的测量值、变化速率和控制偏差、加减负荷状态和电网频率。
[0015]作为优选的技术方案，所述步骤S3中，调频加负荷需求时，除氧器水位设定值偏置为负，除氧器上水调阀关小，凝结水流量降低；调频减负荷需求时，除氧器水位设定值偏置为正，除氧器上水调阀开大，凝结水流量增加。
[0016]作为优选的技术方案，所述步骤S4中，机组功率输出达到调频响应需求工况下，所述步骤S3)中调频指令对应的除氧器水位设定值偏置和除氧器上水调阀指令前馈按照预设的速率恢复至0，凝结水辅助调频功能逐步退出，后续调频功率输出由机组机炉系统提供。
[0017]作为优选的技术方案，所述步骤S4中，所述除氧器水位、凝结水流量、凝结水压力参数达到安全边界时，凝结水辅助调频功能直接退出。
[0018]作为优选的技术方案，在机组AGC调频响应过程中，若出现机组功率超出速率后的负荷指令的情况，则加快负荷指令变化速率，并闭锁汽机负荷控制反向调节。
[0019]作为优选的技术方案，所述步骤S2判断凝结水辅助调频是否需要投运具体为：
[0020]电网频率变化超过阈值，发生大频差工况；
[0021]或者AGC调频指令变化幅度超过阈值，发生大幅AGC调频工况；
[0022]或者锅炉能量状态偏离机组调频响应需求：调频加负荷工况下，锅炉初始能量状态偏低；调频减负荷工况下，锅炉初始能量状态偏高。
[0023]作为优选的技术方案，所述锅炉能量状态基于主蒸汽压力的变化速率和控制偏差计算得到。
[0024]作为优选的技术方案，所述锅炉能量状态具体计算如下：
[0025][0026]式中，C为锅炉能量状态标志参数；Δp为主蒸汽压力控制偏差；为压力微分；k1和k2为锅炉能量状态系数。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0028]1)本专利技术在以锅炉蓄能调频利用为主的前提下，利用回热系统蓄能辅助参与调频控制，提升了机组的调频性能，提升了机组的调节灵活性；
[0029]2)当机组能量状态无法满足调频响应需求时，本专利技术触发辅助调频请求，凝结水辅助调频系统快速改变凝结水流量，改变低压回热系统抽汽流量，辅助改变汽轮机功率输出，从而辅助提升了机组调频响应性能。
附图说明
[0030]图1为本专利技术凝结水辅助调频控制的原理图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0032]某1000MW超超临界机组凝结水辅助调频的控制实施：
[0033]该机组正常AGC和一次调频控制采用CBF协调控制方式(锅炉主控控制主汽压力，汽机主控控制机组功率)，并参与区域电网下的调频辅助服务市场。
[0034]1)读取机组功率、AGC负荷指令、速率后的负荷指令、主蒸汽压力的测量值、变化速率和控制偏差、加减负荷状态、电网频率等运行参数；
[0035]2)基于上述运行参数判断机组调频(一次调频和二次调频)的功率响应需求，以及机组锅炉能量状态；按照如下规则判断机组锅炉能量状态无法满足快速调频需求时，触发凝结水辅助调频请求信号；
[0036]电网频率偏差变化超过
±
0.1Hz，发生大频差工况。或者AGC调频指令变化幅度超过20MW，发生大幅AGC调频工况；
[0037]锅炉能量状态偏离机组调频响应需求：调频加负荷工况下，锅炉初始能量状态偏低；调频减负荷工况下，锅炉初始能量状态偏高；
[0038]锅炉能量状态基于主蒸汽压力的变化速率和控制偏差计算得到：
[0039][0040]式中，C为锅炉能量状态标志参数；Δp为主蒸汽压力控制偏差；为压力微分；k1和k2为锅炉能量状态系数，分别取为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火电机组凝结水辅助调频控制方法，其特征在于，该方法通过判断机组能量状态和电网调频响应需求，按需利用机组低压回热系统蓄能辅助参与调频控制；当机组能量状态无法满足调频响应需求时，触发辅助调频请求，凝结水辅助调频系统快速改变凝结水流量，从而改变低压回热系统抽汽流量来辅助改变汽轮机功率输出。2.根据权利要求1所述的一种火电机组凝结水辅助调频控制方法，其特征在于，所述的方法具体包括以下步骤：步骤S1，读取机组的运行参数；步骤S2，基于步骤S1的运行参数判断机组调频的功率响应需求，以及机组锅炉能量状态，当预估机组锅炉能量状态无法满足快速调频需求时，触发凝结水辅助调频指令；步骤S3，将步骤S2的调频指令折算成除氧器水位设定值偏置和除氧器上水调阀指令前馈，通过除氧器上水调阀对除氧器水位控制回路作用，快速改变凝结水流量，从而改变低压回热系统抽汽流量，快速改变汽轮机功率输出；步骤S4，当机组功率输出达到调频响应需求，或者除氧器水位、凝结水流量或凝结水压力参数达到安全边界时，凝结水辅助调频功能退出。3.根据权利要求2所述的一种火电机组凝结水辅助调频控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的运行参数包括机组功率、AGC负荷指令、速率后的负荷指令、主蒸汽压力的测量值、变化速率和控制偏差、加减负荷状态和电网频率。4.根据权利要求2所述的一种火电机组凝结水辅助调频控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，调频加负荷需求时，除氧器水位设定值偏置为负，除氧器上水调阀关小，凝结水流量降低；调频减负荷需求时，除氧器水位设定值偏置为正，除氧器上水调阀开大，凝结水流量增加。...

【专利技术属性】
技术研发人员：左帅，陈欢乐，陶鑫，祝建飞，印伟，沈建峰，杨康，石轲，
申请(专利权)人：上海明华电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：