PDF《适应电网快速调频的热电联产机组新型变负荷控制策略》

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a e p s - i n f o . c o m 适应电网快速调频的热电联产机组新型变负荷控制策略 王玮1 ,孙阳2 ,刘吉臻1 ,井思桐2 ( 1. 新能源电力系统国家重点实验室( 华北电力大学) ,北京市

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2. 华北电力大学控制与计算机工程学院,北京市

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0 6 ) 摘要:大型发电机组的一次调频特性对电力系统频率稳定与电能质量至关重要.热电联产机组热 网中存储了大量蓄热, 在短时间内利用这部分蓄热可以显著改善机组的调频性能而又不影响热用 户需求.建立了机组释放蓄热的静、 动态模型与热电耦合特性模型, 提出了 供热抽汽快速动作、 锅 炉燃料精准追踪、 供热抽汽缓慢恢复 的快速变负荷控制思路, 并据此设计了供热抽汽调节与传统 协调控制相结合的新型变负荷控制方法.以某3

3 0MW 机组为例进行了仿真验证, 结果表明所提 出的控制策略实现了供热抽汽的快速调节与主动恢复, 缩短了机组跨出负荷响应死区的时间, 提升 了机组的变负荷速率, 有效改善了机组的自动发电控制( AG C) 性能. 关键词:热电联产机组;

调频;

供热抽汽;

变负荷速率;

自动发电控制 收稿日期:

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修回日期:

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2 8. 上网日期:

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0 7. 中国科协青年人才托举工程项目;

国家自然科学基金资助项 目( U

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4 ) ;

中央高校基 本科研业务费专项资金资助项目(

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0 5 ) .

0 引言 为保证电力系统的安全、 稳定运行, 并网运行的 发电机组需时刻维持电网频率的稳定及电网能量的 供需平衡, 因此机组需要不断响应电网的负荷指令 来满足电网一次调频的要求[ 1] .为鼓励机组快速响 应电网调度要求, 中国的电网公司已陆续出台考核 细则对直调的发电机组进行考核与奖惩[

2 ] , 提升机 组的变负荷性能已成为关乎火电厂经济效益的重要 因素.与此同时, 大规模间歇式能源的接入使得系 统的调峰调频变得愈发困难, 提升火电机组的快速 深度变负荷能力已成为国内电源结构背景下的必然 要求与不二选择[ 3] . 火电机组一般依赖协调控制系统实现变负荷控 制[ 4] , 其本质是通过给煤量与主汽门调节阀的协调 配合来改变机组负荷, 但受限于锅炉侧的大迟延大 惯性, 变负荷速率一般仅为每分钟额定负荷的1%~2% [

5 ] .而对于兼顾发电与供热的热电联产机 组而言, 其运行在以热定电模式下, 控制策略更加保 守, 其变 负荷速率一般不超过每分钟额定负荷的1%, 有些机组甚至直接退出协调控制改为 手动控 制,难以达到电网自动发电控制(automaticgenerationc o n t r o l , AG C) 要求[

6 ] . 目前, 围绕协调控制系统优化开展的研究十分 热门, 但此类研究仍受限于锅炉侧的大迟延大惯性, 机组的变负荷速率很难从根本上得到改善[

7 - 8] .因此, 寻找一个新的可快速改变机组负荷的控制变量 已成为显著改善火电机组变负荷性能的关键. 已有研究表明: 热电联产机组热网中含有大量 蓄热, 在短时间内利用这些蓄热可以显著提升机组 的变负荷性能而又不影响热用户需求[

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1 0 ] .该方法 与已有的凝结水节流调节方案[

1 1] 都是通过激活并 利用机组蓄热来提升机组的变负荷性能.由于供热 抽汽调节可以直接增减进入中、 低压缸做功的蒸汽 流量, 而凝结水节流则还需经历加热器换热工况变 化才能改变做功蒸汽流量, 因此供热抽汽调节理论 上具有更快的负荷响应;