一种基于主汽压力允许偏差的一次调频能力预测方法

摘要

本发明公开了一种基于主汽压力允许偏差的一次调频能力预测方法，包括以下步骤：(1)、从火力发电机组分散控制系统获取实时的机组参数；(2)、确定机组修正因子和机组主汽压力允许偏差；(3)、利用步骤(1)和步骤(2)的参数计算一次调频升负荷预测变化量；(4)、设置一次调频升负荷预测变化量的一次调频能力预测限值；(5)、间隔设定时间后，如果继续预测则返回步骤(1)进行下一轮预测，否则预测程序结束。通过实时预测火力发电机组一次调频功能的动作补偿量，能在电网频率突发波动引起一次调频动作前，及时通过改变火力发电机组运行参数、设备运行方式的手段，避免一次调频实际动作时一次调频动作补偿量不足的情况发生。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于主汽压力允许偏差的一次调频能力预测方法。

背景技术

一次调频功能作为火力发电机组并网运行的重要辅助功能之一，旨在电网出现瞬间大幅度功率不平衡造成电网频率发生变化时，火力发电机组快速增减负荷，以达到负荷调整的目的。新建的火力发电机组或在役的火力发电机组经过大修、改造后，并网运行之前都应进行一次调频功能试验，试验是在人员准备充分、设备运行状况良好等各方面试验条件比较理想的情况下进行，通常都能满足相关规程的要求。但一次调频真正动作是在电网频率发生变化的突发情况时，火力发电机组受当时的机组运行主要参数和设备运行情况影响，会导致一次调频动作补偿量不足的现象。

经电力调度部门统计，每次电网频率波动引起全网所有火力发电机组一次调频动作时，都有相当一部分的火力发电机组的一次调频动作补偿量不足，事后电力调度部门都会对不满足要求的火力发电机组进行考核。如果能够实时预测火力发电机组一次调频功能的动作补偿量，就能在电网频率突发波动引起一次调频动作前，及时通过改变火力发电机组运行参数、设备运行方式的手段，避免一次调频实际动作时一次调频动作补偿量不足的情况发生。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于主汽压力允许偏差的一次调频能力预测方法，通过实时预测火力发电机组一次调频功能的动作补偿量，能在电网频率突发波动引起一次调频动作前，及时通过改变火力发电机组运行参数、设备运行方式的手段，避免一次调频实际动作时一次调频动作补偿量不足的情况发生。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于主汽压力允许偏差的一次调频能力预测方法，包括以下步骤：

(1)、从火力发电机组分散控制系统获取实时的机组参数；

(2)、确定机组修正因子和机组主汽压力允许偏差；

(3)、利用步骤(1)和步骤(2)的参数计算一次调频升负荷预测变化量；

(4)、设置一次调频升负荷预测变化量的一次调频能力预测限值；

(5)、间隔设定时间后，如果继续预测则返回步骤(1)进行下一轮预测，否则预测程序结束。

所述步骤(1)的机组参数包括机组额定负荷、机前主汽压力设定值、机前压力实时值、机组额定机前压力、主蒸汽温度、额定主蒸汽温度、机组额定背压、机组实时背压值。

所述步骤(2)中的机组修正因子与炉型和锅炉容量等级相关，是炉型和锅炉容量等级的函数。

对于汽包锅炉，锅炉容量等级为125的修正因子为0.1666，锅炉容量等级为300的修正因子为0.1333，锅炉容量等级为600的修正因子为0.1。

所述步骤(2)中，在机组负荷变化过程中机组主汽压力允许偏差为±0.6Mpa。

所述步骤(3)中，一次调频升负荷预测变化量其中，ΔN为机组一次调频负荷预测变化量，N₀为机组额定负荷，k为机组修正因子，δ为机组主汽压力允许偏差，P_S为机前主汽压力设定值，P_T为机前压力实时值，P₀为机组额定机前压力，t为主蒸汽温度，t₀为额定主蒸汽温度，P_B0为机组额定背压，P_B为机组实时背压值。

所述步骤(4)中，一次调频能力预测限值N_H为：min(T_H，GV_H)，其中，T_H为火力发电机组一次调频动作幅度理论限值，GV_H为在一次调频升负荷时，汽轮机调门允许负荷调整限值。

其中TM为汽轮机主控指令，N为火力发电机组当前负荷值。

所述步骤(5)中，间隔设定时间为1分钟。

本发明的有益效果：

(1)通过实时预测火力发电机组一次调频功能的动作补偿量，能在电网频率突发波动引起一次调频动作前，及时通过改变火力发电机组运行参数、设备运行方式的手段，避免一次调频实际动作时一次调频动作补偿量不足的情况发生。

(2)预测算法基于主汽压力运行偏差，能够在一次调频动作时尽量多利用锅炉蓄热量，同时又不至于让主汽压力波动太大，保证了机组运行安全。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种基于主汽压力允许偏差的一次调频能力预测方法，它的步骤为：

(1)从火力发电机组分散控制系统(DCS)获取实时的机组主要参数，包括：机组额定负荷，机前主汽压力设定值，机前压力实时值，机组额定机前压力，主蒸汽温度，额定主蒸汽温度，机组额定背压，机组实时背压值。

(2)根据公式进行计算。一次调频升负荷变化量预测公式为：

公式中：

ΔN为机组一次调频负荷预测变化量

N₀为机组额定负荷

k为机组修正因子

δ为机组主汽压力允许偏差

P_S为机前主汽压力设定值

P_T为机前压力实时值

P₀为机组额定机前压力

t为主蒸汽温度

t₀为额定主蒸汽温度

P_B0为机组额定背压

P_B为机组实时背压值

(3)公式1中有两个变量参数，设置和计算方法为：

(a)机组修正因子k

火力发电机组参与一次调频的能力与锅炉蓄热密切相关，不同机组，由于炉型和容量等级不同，锅炉的蓄热能力相差加大，即机组修正因子k是炉型和锅炉容量等级的函数，因此可以得出：

k＝f(T,C)

其中：

T(Boiler Type)为炉型，根据蓄热能力考虑，可以分为直流炉和汽包炉两种，如流化床锅炉可以归为汽包炉。

C(Capacity ofBoiler)为锅炉容量等级，当前并网机组可以分为三个等级考虑分别为125等级(容量小于等于200MW机组)、300MW等级(容量大于200MW小于600MW的机组)和600MW等级(容量大于等于600MW的机组)。

以汽包锅炉为例，不同机组的修正因子为：

k₁₂₅＝0.1666>300＝0.1333>600＝0.1

(b)机组主汽压力允许偏差δ

发电机组在提供辅助服务的同时，必须保证本身安全，一次调频对机组安全性的影响，主要体现在一次调频动作时主汽压力波动不能太大，负责将影响机组主设备安全或者造成燃烧大幅度波动，同时主汽压力也是反映锅炉蓄热的主要参数指标。

锅炉的热量信号为：

其中，P_Q为锅炉热量信号

P₁为调速级压力

P_D为汽包压力

为锅炉的蓄热量(在机组运行过程中主汽压力与汽包压力成正比，因此在预测过程中以主汽压力代表汽包压力)

火力发电机组一次调频动作时依靠的是锅炉的蓄热量，从公式2可以看出，机组主汽压力允许偏差δ代表着一次调频动作时尽量多利用锅炉蓄热量，同时又不至于让主汽压力波动太大，尽量保证机组运行安全。

按照《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》(DL_T_774-2004)中相关规定，在机组负荷变化过程中主汽压力的允许偏差为±0.6Mpa，本发明中可以参考执行。

(4)计算得到的机组一次调频负荷预测变化量ΔN需要设置一次调频能力预测限值(N_H)，即：

ΔN≤N_H

其中：

N_H为一次调频能力预测限值

公式1预测的一次调频动作能力只考虑火力发电机组运行参数，未考虑当前一次调频管理规定和汽轮机调门的影响。火力发电机组在控制逻辑中对一次调频的动作范围进行了限制，按照规定，火力发电机组一次调频动作幅度有理论限值，分别为T_H和T_L。其中125MW等级为±10％N₀，300MW等级机组±8％N₀，600MW等级机组为±6％N₀；同时汽轮机调门开度对火力发电机组一次调频能力也具有直接影响，当汽轮机调门裕量不够，火力发电机组一次调频能力必将受到直接影响。

在一次调频升负荷时，汽轮机调门允许负荷调整上值为：

其中TM为汽机主控指令，N为火力发电机组当前负荷值。

在一次调频降负荷时，汽轮机调门向下关，对一次调频的动作没有限制，因此不予考虑。

综合考虑以上两方面因素：

N_H为：min(T_H，GV_H)

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。