珠海B廠(chǎng)AGC二次調(diào)頻控制策略?xún)?yōu)化及應(yīng)用

珠海B廠(chǎng)AGC二次調(diào)頻控制策略?xún)?yōu)化

及應(yīng)用摘要：2018年9月1日-12月31日為廣東調(diào)頻市場(chǎng)運(yùn)行第一年，統(tǒng)調(diào)區(qū)內(nèi)各運(yùn)行機(jī)組積極參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)，珠海B廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組AGC調(diào)頻綜合性能不高，在調(diào)頻市場(chǎng)中標(biāo)時(shí)段不是很多，平均性能指標(biāo)K值僅有0.68，機(jī)組在A(yíng)GC調(diào)頻下存在著負(fù)荷變化速率低，負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)荷調(diào)節(jié)精度低和主汽壓力波動(dòng)大四個(gè)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)這一系列控制策略?xún)?yōu)化后，珠海B廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組AGC二次調(diào)頻性能指標(biāo)得到大幅的提高，兩臺(tái)機(jī)組AGC二次調(diào)頻綜合指標(biāo)K值達(dá)到1.23。希望珠海B廠(chǎng)AGC二次調(diào)頻控制策略?xún)?yōu)化及應(yīng)用能為國(guó)內(nèi)電力行業(yè)現(xiàn)有同類(lèi)機(jī)組AGC調(diào)頻性能提升提供有價(jià)值的參考。關(guān)鍵詞：AGC二次調(diào)頻；K值；中標(biāo)1.前言：廣東電網(wǎng)位于南方電網(wǎng)負(fù)荷中心，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷峰谷差大、變化快速，電源結(jié)構(gòu)為煤電、水電、核電、氣電、中西電、新能源發(fā)電等多種電源并存；煤電電源占50%左右，水電、抽蓄等靈活調(diào)節(jié)電源占比10%左右，AGC二次調(diào)頻電源需求量大，需要火電機(jī)組承擔(dān)起AGC二次調(diào)頻的需求，但火電機(jī)組目前AGC調(diào)節(jié)能力相對(duì)較弱，AGC二次調(diào)頻性能優(yōu)秀的火電機(jī)組比較稀缺。2018年8月2日，南方能源監(jiān)管局【2018】272號(hào)文發(fā)布了《廣東調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)交易規(guī)則（試行）》，規(guī)則提出廣東調(diào)頻市場(chǎng)的相關(guān)費(fèi)用分為補(bǔ)償、繳納、考核三部分，鼓勵(lì)火電機(jī)組積極提高機(jī)組調(diào)頻性能參與廣東調(diào)頻市場(chǎng)。2.設(shè)備情況:2018年9月1日，廣東電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)正式運(yùn)行，分析珠海B廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組2018年9月-12月在廣東調(diào)頻市場(chǎng)中標(biāo)時(shí)段數(shù)據(jù)，可知珠海B廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組AGC調(diào)頻綜合性能不高，在調(diào)頻市場(chǎng)中標(biāo)時(shí)段不是很多，調(diào)頻總能性能指標(biāo)K值平均值僅有0.68導(dǎo)致機(jī)組平均綜合調(diào)頻收益非常少只有79729.30元，如圖1所示。圖1珠海B廠(chǎng)機(jī)組調(diào)頻里程收入（2018年9月-12月）珠海B廠(chǎng)AGC二次調(diào)頻下協(xié)調(diào)控制面臨的問(wèn)題就是機(jī)組綜合調(diào)頻性能K值不高，調(diào)頻收益低。根據(jù)規(guī)定，輔助調(diào)頻指標(biāo)計(jì)算：綜合調(diào)頻性能指標(biāo)K=0.25X（2Xk1+k2+k3），其中k1為調(diào)節(jié)速率，k2為響應(yīng)時(shí)間，k3為調(diào)節(jié)精度。而這三個(gè)指標(biāo)在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中又是互相耦合關(guān)聯(lián)，是機(jī)組提高AGC調(diào)頻性能的一個(gè)難點(diǎn)，需要進(jìn)行綜合分析和優(yōu)化。3珠海B廠(chǎng)AGC二次調(diào)頻性能綜合優(yōu)化為解決這一系列問(wèn)題，本文提出了珠海B廠(chǎng)AGC二次調(diào)頻性能綜合優(yōu)化，主要從四方面入手。3.1建立機(jī)組調(diào)頻模式判斷邏輯AGC控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上包括了機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和主、再熱汽溫控制、風(fēng)量及氧量控制、煤量系統(tǒng)控制等這些重要閉環(huán)控制子系統(tǒng)，機(jī)組AGC調(diào)頻性能則基本由這些閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能決定。火電機(jī)組中標(biāo)參與到調(diào)頻市場(chǎng)后，機(jī)組接受的AGC指令是頻繁反復(fù)變化（甚至出現(xiàn)1?2分鐘變化一次），很容易出現(xiàn)主汽壓力、溫度、燃料、給水、送風(fēng)等各控制量大幅來(lái)回波動(dòng)問(wèn)題。要從根本上解決上述問(wèn)題，分析AGC調(diào)頻模式下AGC指令變化情況，精確將建立機(jī)組調(diào)頻模式，將機(jī)組調(diào)頻模式判斷增加進(jìn)火電機(jī)組的協(xié)調(diào)控制邏輯中來(lái)，提高AGC調(diào)頻性能。因此可以將沒(méi)有速率限制的AGC負(fù)荷變化-30~30MW作為AGC調(diào)頻模式的一個(gè)判斷條件，這樣可以準(zhǔn)確的和AGC正常指令變負(fù)荷情況區(qū)分，保證機(jī)組在兩個(gè)模式下都安全穩(wěn)定高效運(yùn)行，在A(yíng)GC調(diào)頻模式下，汽機(jī)主控輸出加快和延時(shí)放小，以達(dá)到快速響應(yīng)作用。這樣在機(jī)組變負(fù)荷初期，能夠充分利用鍋爐蓄熱，并在A(yíng)GC調(diào)頻模式下，鍋爐主控進(jìn)行變參數(shù)變函數(shù)運(yùn)行來(lái)匹配鍋爐的非線(xiàn)性特性，新增機(jī)組超壓回路邏輯，其目的即是通過(guò)主汽壓力的合理波動(dòng)來(lái)提高機(jī)組在A(yíng)GC二次調(diào)頻下對(duì)負(fù)荷指令的響應(yīng)速度和速率，并根據(jù)機(jī)組特性來(lái)設(shè)置合適的主汽壓力波動(dòng)的范圍。圖2AGC調(diào)頻模式判斷模式框圖在常規(guī)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)試整定，一般只需整定PID參數(shù)和前饋函數(shù)，但是由于直流爐的蓄熱較小，珠海B廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組在A(yíng)GC調(diào)頻模式存在著機(jī)組在有些時(shí)候負(fù)荷響應(yīng)慢現(xiàn)象。AGC調(diào)頻模式下，負(fù)荷指令小范圍變化時(shí)負(fù)荷響應(yīng)速度慢，而大范圍變化時(shí)負(fù)荷響應(yīng)速度能滿(mǎn)足要求，如果只為了滿(mǎn)足AGC調(diào)頻需求，單一的將汽機(jī)主控PID參數(shù)加快，可以讓負(fù)荷指令小范圍變化時(shí)速度較快，那么大范圍變化時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)超調(diào)過(guò)大，容易造成機(jī)組參數(shù)不穩(wěn)定，原先機(jī)組單獨(dú)固定的PID參數(shù)加前饋函數(shù)的調(diào)節(jié)回路已不能很好地滿(mǎn)足機(jī)組不同負(fù)荷段的控制要求，需要在A(yíng)GC調(diào)頻模式下用新的控制回路來(lái)優(yōu)化鍋爐主控、汽輪機(jī)主控、燃料主控。AGC二次調(diào)頻下的汽機(jī)主控邏輯優(yōu)化由于超臨界直流爐蓄熱小和制粉系統(tǒng)的純遲延特性，依靠調(diào)整汽機(jī)主控壓力拉回和固定的PID參數(shù)不能很好滿(mǎn)足機(jī)組在A(yíng)GC二次調(diào)頻模式下，所存在的4個(gè)問(wèn)題，故對(duì)汽機(jī)主控邏輯進(jìn)行了以下四個(gè)方面的優(yōu)化：汽機(jī)主控主汽壓力拉回

回路優(yōu)化，汽機(jī)主控PID變參數(shù)運(yùn)行，汽機(jī)主控指令設(shè)定延時(shí)優(yōu)化，汽機(jī)主控下增加超壓保護(hù)監(jiān)測(cè)功能模塊。圖3機(jī)組正常運(yùn)行汽輪機(jī)主控控制器圖4AGC調(diào)頻模式下汽輪機(jī)主控控制器AGC二次調(diào)頻下的鍋爐主控邏輯優(yōu)化超臨界臨界機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的鍋爐主控輸出除了作為總煤量設(shè)定值外，還通過(guò)煤水比控制機(jī)組給水量，以及控制燃燒需要的總風(fēng)量。鍋爐主控主要是根據(jù)負(fù)荷指令函數(shù)作為前饋，并通過(guò)主汽壓力偏差修正煤量。在A(yíng)GC二次調(diào)頻模式下，當(dāng)前使用的鍋爐主控策略不能快速響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化需求，從而導(dǎo)致主汽壓力波動(dòng)大，因此對(duì)鍋爐主控進(jìn)行四個(gè)方面的優(yōu)化：鍋爐主控PID變參數(shù)運(yùn)行，鍋

爐主控增加精準(zhǔn)前饋環(huán)節(jié)，鍋爐主控下增加超壓保護(hù)監(jiān)測(cè)功能模塊，鍋爐主控下一次調(diào)頻函數(shù)修正降階處理。圖5機(jī)組正常運(yùn)行鍋爐主控控制器圖6AGC調(diào)頻模式下鍋爐主控控制器AGC二次調(diào)頻下的燃料主控邏輯優(yōu)化機(jī)組在A(yíng)GC二次調(diào)頻下，為了提高機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)，在燃料主控中設(shè)計(jì)增加鍋爐動(dòng)態(tài)預(yù)給煤邏輯。機(jī)組負(fù)荷指令的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償信號(hào)主要是在機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)時(shí)就提前加一定量的煤補(bǔ)償機(jī)組蓄熱的減少，并且所加的煤量是根據(jù)負(fù)荷變化量來(lái)修正的，并通過(guò)不斷調(diào)整可以得到燃料量前饋的合適參數(shù)。分析珠海B廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組4個(gè)月的AGC調(diào)頻中標(biāo)時(shí)段機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)單一的F（X）函數(shù)還無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)組變負(fù)荷的需要。當(dāng)負(fù)荷指令小范圍變化時(shí)，機(jī)組響應(yīng)慢，如果把F（X）函數(shù)的參數(shù)放大，會(huì)使負(fù)荷指令大范圍變動(dòng)時(shí)負(fù)荷超調(diào)：如果負(fù)荷指大范圍變化時(shí)參數(shù)滿(mǎn)足要求，那么小負(fù)荷指令變化時(shí)響應(yīng)很慢。因此，對(duì)燃料量動(dòng)態(tài)前饋增加能根據(jù)負(fù)荷偏差變化的動(dòng)態(tài)可變前饋回路，并且設(shè)置了〉450MW的函數(shù)設(shè)定和W450MW時(shí)的函數(shù)設(shè)定。圖7燃料主控預(yù)給煤框圖1.珠海B廠(chǎng)AGC二次調(diào)頻優(yōu)化后性能分析珠海B廠(chǎng)#3、4機(jī)組AGC二次調(diào)頻性能優(yōu)化調(diào)整的研究和實(shí)施于2019年3月下旬開(kāi)展，經(jīng)過(guò)持續(xù)地跟蹤和改進(jìn)，兩臺(tái)機(jī)組中標(biāo)時(shí)段增多明顯，經(jīng)常出現(xiàn)一天兩臺(tái)機(jī)組24小時(shí)都中標(biāo)情況，綜合性能平均K值由調(diào)整前的0.68提高至1.23，調(diào)頻指標(biāo)得到大幅的提高。隨著優(yōu)化調(diào)整后機(jī)組調(diào)頻性能指標(biāo)的提高，珠海B廠(chǎng)機(jī)組中標(biāo)小時(shí)數(shù)的增多，#3、4機(jī)組調(diào)頻里程收益得到大幅提高，2020年6月份在基本單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行的情況下調(diào)頻里程收益達(dá)到最高的單月533萬(wàn)元，截止2020年6月30日珠海B廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組的調(diào)頻里程收益累計(jì)已超4200萬(wàn)元。圖8珠海B廠(chǎng)2019年1月1日-2020年6月30日調(diào)頻里程收入1.總結(jié)推廣經(jīng)過(guò)這一系列控制策略?xún)?yōu)化后，珠海B廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組AGC二次調(diào)頻性能指標(biāo)