引言

2018年12月,國(guó)家能源局西北監(jiān)管局修訂發(fā)布了《西北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》及《西北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》(以下簡(jiǎn)稱"兩個(gè)細(xì)則")。2021年12月,國(guó)家能源局西北監(jiān)管局公開征求了"兩個(gè)細(xì)則"補(bǔ)充規(guī)則。AGC控制系統(tǒng)作為火電機(jī)組DCS中的核心控制部分[1],其控制性能直接影響著機(jī)組運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性,所以針對(duì)西北區(qū)域火電機(jī)組AGC性能指標(biāo)進(jìn)行分析及優(yōu)化對(duì)于火力發(fā)電企業(yè)意義重大。

1"兩個(gè)細(xì)則"及其補(bǔ)充規(guī)則中AGC指標(biāo)考核、補(bǔ)償

"兩個(gè)細(xì)則"及其補(bǔ)充規(guī)則中AGC指標(biāo)體系,可分為AGC調(diào)度管理考核、AGC調(diào)節(jié)性能考核、AGC免考核條款(考核說明)、AGC補(bǔ)償指標(biāo)、AGC免補(bǔ)償條款、頂峰能力補(bǔ)充規(guī)定這幾大部分。

1.1AGC調(diào)度管理考核

主要包括并網(wǎng)是否具備AGC功能,是否按照管理流程進(jìn)行規(guī)范化檢修申請(qǐng)以及根據(jù)調(diào)控機(jī)構(gòu)要求進(jìn)行AGC相關(guān)性能測(cè)試或試驗(yàn),此部分考核絕大部分火電機(jī)組都能滿足。

1.2AGC調(diào)節(jié)性能考核

此部分考核包含4個(gè)指標(biāo):

(1)可用率考核:AGC月可用率應(yīng)達(dá)到.8%,每降低1%,按0.5分/(萬kw·h)考核。

并網(wǎng)AGC機(jī)組可用率一般都沒問題,可用率不僅是考核指標(biāo),同時(shí)也是考核指標(biāo)中的補(bǔ)償指標(biāo),AGC月可用率每提高1%,補(bǔ)償1分/(萬kw·h)。

(2)投退頻次考核:任意6h內(nèi),因電廠原因造成機(jī)組AGC狀態(tài)改變次數(shù)n≥6,認(rèn)定為頻繁投退,按5n分考核。正常并網(wǎng)運(yùn)行AGC機(jī)組,一般不會(huì)出現(xiàn)非人為性頻繁投退,如果頻繁投退,需要對(duì)機(jī)組AGC控制系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化。

(3)調(diào)節(jié)速率考核:機(jī)組當(dāng)月歷次平均調(diào)節(jié)速率的平均值。直吹式制粉系統(tǒng)汽包爐的火電機(jī)組為每分鐘機(jī)組裝機(jī)容量的1.5%,每降低0.1%,按1分/(萬kw·h)考核。深度調(diào)峰期間,機(jī)組平均調(diào)節(jié)速率考核分?jǐn)?shù)乘以深調(diào)考核系數(shù)m。深調(diào)考核系數(shù)m取值范圍如表1所示。

調(diào)節(jié)速率是西北區(qū)域火電機(jī)組"兩個(gè)細(xì)則"中最重要的AGC指標(biāo)之一,它表征了AGC控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。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)和其他重要閉環(huán)控制子系統(tǒng)(主再熱汽溫控制、風(fēng)量及氧量控制、制粉系統(tǒng)控制等)。調(diào)節(jié)速率雖然是考核指標(biāo),實(shí)際上它直接影響很多其他補(bǔ)償指標(biāo)。

(4)響應(yīng)時(shí)間考核:自AGC指令開始變化時(shí)刻引起,至機(jī)組實(shí)際負(fù)荷開始變化,且變化幅度超過負(fù)荷穩(wěn)態(tài)偏差允許范圍(火電機(jī)組穩(wěn)態(tài)偏差是指不超過裝機(jī)容量的±0.5%),并在趨勢(shì)上不再返向的時(shí)刻之間的時(shí)間差。機(jī)組AGC響應(yīng)時(shí)間月度合格率應(yīng)不低于.8%。采用直吹式制粉系統(tǒng)的火電機(jī)組AGC響應(yīng)時(shí)間d60s。AGC響應(yīng)時(shí)間考核分?jǐn)?shù)=(.8%-入)×100×P×α×0.25。其中,入為機(jī)組AGC月度平均合格率:P為機(jī)組額定容量:a為機(jī)組月度運(yùn)行系數(shù)。響應(yīng)時(shí)間表征控制系統(tǒng)反應(yīng)及時(shí)與否。

1.3AGC免考核條款(考核說明)

設(shè)備故障檢修可申請(qǐng)一段時(shí)間內(nèi)一次免考核:機(jī)組啟、停機(jī)過程中,一次調(diào)頻與AGC同時(shí)動(dòng)作期間,不進(jìn)行AGC考核。AGC考核說明規(guī)定考核總分最大不超過30分/(萬kw·h)。

1.4AGC補(bǔ)償指標(biāo)

包括調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償和貢獻(xiàn)電量合格率補(bǔ)償。

(l)調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償:按日統(tǒng)計(jì)AGC機(jī)組在AGC指令下的實(shí)際最大出力和最小出力,按0.2分/(萬kw·h)補(bǔ)償。經(jīng)深度調(diào)峰靈活性改造的火電機(jī)組,調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償指標(biāo)的盈利潛力巨大,以600Mw機(jī)組為例,20%深調(diào)區(qū)間,日最大理論補(bǔ)償分?jǐn)?shù)可達(dá)9.6分。

(2)貢獻(xiàn)電量合格率補(bǔ)償:按月統(tǒng)計(jì)機(jī)組AGC歷次下發(fā)指令期間實(shí)際貢獻(xiàn)電量累積值與理論貢獻(xiàn)電量累積值的比率。貢獻(xiàn)電量合格率補(bǔ)償=火電貢獻(xiàn)合格率×6分/(萬kw·h)。AGC實(shí)際調(diào)節(jié)速率滿足要求,AGC控制系統(tǒng)能較好處理常見的AGC控制問題,貢獻(xiàn)電量合格率補(bǔ)償分?jǐn)?shù)就會(huì)比較高。

1.5AGC免補(bǔ)償條款

若常規(guī)電源因AGC設(shè)備優(yōu)化或按照調(diào)控機(jī)構(gòu)要求進(jìn)行AGC相關(guān)性能試驗(yàn),試驗(yàn)期間給予免補(bǔ)償。

1.6頂峰能力補(bǔ)充規(guī)定

用電高峰時(shí)段為07:00一l0:00和l8:00一23:00,最大發(fā)電能力負(fù)荷率Ri=Pm/Pc×l00%。其中,Pm是機(jī)組日前最大發(fā)電能力申報(bào)值:Pc是機(jī)組額定容量。Ri補(bǔ)償/考核計(jì)算如表2所示。

此指標(biāo)既是補(bǔ)償指標(biāo),也是考核指標(biāo)。算術(shù)平均值達(dá)到90%及以上,補(bǔ)償/考核打五折。供熱機(jī)組供熱期間實(shí)際運(yùn)行中,若日前申報(bào)最大發(fā)電能力低于考慮供熱后能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)核定的最大發(fā)電能力,則在用電高峰時(shí)段,對(duì)實(shí)際最大發(fā)電能力低于考慮供熱后核定的最大發(fā)電能力部分產(chǎn)生的積分電量,按l0分/(萬kw·h)考核。發(fā)電企業(yè)實(shí)際頂峰能力與上報(bào)頂峰能力不符,按l0分/(萬kw·h)考核。頂峰能力補(bǔ)充規(guī)定,突出火電機(jī)組高負(fù)荷段的AGC穩(wěn)定帶負(fù)荷能力。

2西北區(qū)域某火電機(jī)組AGC考核及分析

西北區(qū)域某火電機(jī)組2022年一季度"兩個(gè)細(xì)則"AGC考核如圖1所示。

2022年一季度月平均考核金額是4.74萬元,AGC性能指標(biāo)不理想,會(huì)影響整個(gè)機(jī)組調(diào)峰、一次調(diào)頻的考核跟補(bǔ)償,另外還有分?jǐn)傎M(fèi)用支出,對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性很不利。在運(yùn)機(jī)組AGC控制主要可能出現(xiàn)以下典型問題:

(l)機(jī)跟爐的協(xié)調(diào)控制方案不夠完善,負(fù)荷控制精度較差,無法滿足考核指標(biāo)要求。

(2)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)不好,協(xié)調(diào)控制品質(zhì)較差。

(3)機(jī)組投入順序閥控制方式后,汽機(jī)閥門流量線性不好,導(dǎo)致機(jī)組有功調(diào)節(jié)精度較差。

(4)風(fēng)量測(cè)量不準(zhǔn),特別是一次風(fēng)測(cè)量存在問題導(dǎo)致一次風(fēng)不能投入自動(dòng)控制,影響了鍋爐燃燒效果,導(dǎo)致鍋爐響應(yīng)速度較慢,主汽壓力有較大波動(dòng)。

(5)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的前饋環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)或參數(shù)不合理導(dǎo)致負(fù)荷響應(yīng)慢或主汽壓力波動(dòng)大。

(6)減溫水控制品質(zhì)不好,主汽溫超溫次數(shù)增多。

(7)啟停磨過程中,煤量預(yù)測(cè)計(jì)算不理想導(dǎo)致對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的擾動(dòng)太大,主汽壓力和機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)較大。

(8)煤質(zhì)不穩(wěn)定導(dǎo)致機(jī)組AGC控制品質(zhì)較差。

(9)大幅度變負(fù)荷控制系統(tǒng)常會(huì)出現(xiàn)控制不穩(wěn)定。

3針對(duì)性AGC性能提升優(yōu)化

3.l針對(duì)性AGC性能提升方案及措施

根據(jù)"兩個(gè)細(xì)則"及其補(bǔ)充規(guī)則AGC指標(biāo)考核、補(bǔ)償計(jì)算導(dǎo)向,為專門解決火電機(jī)組AGC控制中難點(diǎn)問題,采用融合了多種先進(jìn)控制技術(shù)的針對(duì)性AGC優(yōu)化方案,如圖2所示。

針對(duì)本機(jī)組存在的自動(dòng)調(diào)節(jié)精度低、參數(shù)偏差大、自動(dòng)調(diào)整性能無法滿足需求的問題,進(jìn)行了機(jī)組協(xié)調(diào)控制優(yōu)化及燃燒優(yōu)化。

(1)增加機(jī)組煤水比自動(dòng)邏輯,原機(jī)組僅有燃料主控自動(dòng),缺少燃料與給水之間限制自動(dòng)邏輯。

(2)使用邏輯折線函數(shù)進(jìn)行線性調(diào)節(jié),偏差越大調(diào)節(jié)速率越快,反之越慢:實(shí)現(xiàn)負(fù)荷變化過程中快速響應(yīng)負(fù)荷、燃料設(shè)定、給水設(shè)定、風(fēng)量設(shè)定。

(3)使用鍋爐主控輸出對(duì)應(yīng)給水折線函數(shù),經(jīng)過三階慣性環(huán)節(jié),使用升降負(fù)荷條件對(duì)給水前饋進(jìn)行修正。原邏輯未進(jìn)行升降負(fù)荷對(duì)給水前饋邏輯的修正,給水前饋量變動(dòng)范圍小,升降負(fù)荷時(shí)不能快速達(dá)到設(shè)定值,現(xiàn)邏輯考慮升降負(fù)荷,在升降負(fù)荷中使用分離器出口溫度來調(diào)節(jié)給水前饋量。

對(duì)機(jī)組閥門流量特性進(jìn)行優(yōu)化:

(1)經(jīng)過全負(fù)荷、全閥位試驗(yàn)有效記錄各負(fù)荷及閥位下汽輪機(jī)流量特性:

(2)完成優(yōu)化后解決了順序閥運(yùn)行時(shí)3、4閥全開1閥未開時(shí)對(duì)負(fù)荷的影響。

3.2針對(duì)性AGC優(yōu)化成果

(1)針對(duì)性AGC優(yōu)化前后指標(biāo)對(duì)比如圖3所示,1月一3月為AGC優(yōu)化前數(shù)據(jù),4月一6月為AGC優(yōu)化后數(shù)據(jù)。

優(yōu)化前平均響應(yīng)時(shí)間合格率為92.64%,優(yōu)化后平均響應(yīng)時(shí)間合格率為97.78%。優(yōu)化前平均調(diào)節(jié)速率為94.01%,優(yōu)化后平均調(diào)節(jié)速率為99.45%。

(2)優(yōu)化前后兩則考核、補(bǔ)償對(duì)比如圖4所示。

4結(jié)語

本文對(duì)"兩個(gè)細(xì)則"及其補(bǔ)充規(guī)則中AGC的技術(shù)指標(biāo)要求、考核及補(bǔ)償計(jì)算方法進(jìn)行了介紹說明,并就西北區(qū)域某火電機(jī)組"兩個(gè)細(xì)則"AGC考核現(xiàn)狀進(jìn)行分析,確定了針對(duì)性AGC性能提升優(yōu)化方案。應(yīng)用結(jié)果表明,該AGC優(yōu)化方案切實(shí)有效,使火電廠在減少考核的同時(shí),盡量提高補(bǔ)償收入,適應(yīng)了西北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行和輔助服務(wù)管理的新形勢(shì)和新要求,進(jìn)一步優(yōu)化了電力資源配置,保障了西北電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。