《火电机组快速调节技术及其对电网频率稳定性的影响》

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区域电网良好的一次调频性能被认为是应对功率波动或联络线故障的重要基础,火电机组的一次调频能力并未得到充分发挥,主要表现在一次调频控制回路存在一定的响应延迟时间、较窄的一次调频动作幅度以及功率调整的执行机构限速等影响因素。因此,开发火电机组快速调节技术,分析并评估各种技术对电网稳定性的影响,对一次调频(PFR)与自动发电控制(AGC)的控制逻辑、控制回路及其执行机构进行系统的整体的分析,优化AGC控制指令的执行速率和精度,充分发挥AGC和发电机组快速调节的能力,为提高电网应对突发扰动的能力奠定理论基础并提供技术支持是十分必要的。

项目研究建立了一套用于现代电网稳定性分析的火电机组数学模型。该模型结构包括汽轮机、锅炉、汽轮机控制系统(DEH)、锅炉控制系统、协调控制系统(CCS)等5个组成部分,可比较精确地反应机组的动态响应特性,为电力系统稳定性分析及电网日常生产调度提供准确的计算依据。

建立了基于该模型的区域电网频率稳定性分析系统。将电源点的数学模型与电力网络的数学模型进行整合,通过理论研究与仿真计算确定了模型参数对电网频率影响的规律,得到了影响电网频率稳定性的主要因素,为火电机组及其调节系统的参数优化提供了理论依据。

提出了一种速度不等率、迟缓率的直接测试方法,通过分段修正频差系数,完善实际负荷-速度不等率曲线,可以充分发挥机组的一次调频功能,同时减小蒸汽节流损失,提高机组燃煤效率;提出了一种能够提高火电机组快速调节能力的快速调节阀及其调节方法,并通过现场试验证明了所提出的快速调节系统的快速调节能力。

研究了一次调频对超临界机组汽轮机动态热力特性影响的规律。采用集总参数和分布参数相结合的方法建立了机组的动态数学模型,对不同运行工况下机组的静态和动态特性进行了分析,得到了机组不同运行工况下负荷扰动及调节系统参数对机组流量、调节级后压力和温度、再热器后温度影响的规律。

项目研究成果已成功应用于火电机组原动机及其调节控制系统的建模与参数测试,完成了多台机组的PFR、AGC控制逻辑、控制回路和执行机构优化改进,显著改善了火电机组响应快速性和调频能力,具有重要的工程应用价值和社会经济效益。

该项目在基于火电机组数学模型的区域电网频率稳定性分析系统与提高火电机组快速调节能力的技术研发方面达到了国际先进水平,具有广阔的应用前景。该项目获得发明专利授权8项、实用新型2项,发表科技论文5篇。

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