《特高压入湘背景下的汽轮机及其调节系统建模优化技术及应用》

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中国电力系统发展迅猛,随着“特高压、大电网”的高速发展,电网运行特性更加复杂。在特高压电网的规划中,湖南电网作为一个受端电网,将接受大量的由西部送入的水电、风电。这些新能源可靠性的问题对电力系统的网源协调工作提出了更高的要求。在该背景下,研究火电机组的汽轮机及其调节系统特性对维持湖南电网的频率稳定、保障湖南电网的安全具有十分重要的意义。为此,该项目针对湖南省大型火电机组普遍开展了汽轮机及其调节系统参数测试工作,以期建立精确的汽轮机及其调节系统模型。然而随着该项工作的深入开展,现有电力系统计算所用汽轮机及其调节系统模型存在缺陷,降低了建模精度,影响了电力系统分析的可信度。该项目历经多年时间攻关,从汽轮机及其调节系统模型优化、汽轮机及其调节系统参数辨识与模型仿真校核技术、汽轮机及其调节系统性能优化等方面,取得集理论、技术和软件于一体的系列成果,实现重大突破和实质性创新。针对电力系统计算用汽轮机及其调节系统模型结构上的缺陷,创造性地提出考虑实际阀门流量特性的汽轮机及其调节系统模型,大幅提高了模型精度,使模型能够满足电力系统计算分析的需要;进一步的,利用所建立的考虑阀门流量特性的汽轮机及其调节系统模型,深刻研究了汽轮机及其调节系统与电力系统的相互影响,创新性地从理论上证明了汽轮机阀门流量特性对电力系统低频振荡的影响。针对汽轮机及其调节系统参数辨识准确性低、建模精度差、工作效率低、对专业人员技术要求高等难题,提出了基于校核的参数实测方法、基于综合算法的参数智能辨识方法、校核模型参数准确性的方法;开发了汽轮机及其调节系统参数智能辨识与仿真校核软件,首次实现了汽轮机及其调节系统参数辨识和仿真校核全过程的自动处理。设计了基于内模控制的汽轮机功率控制策略,有效改善了汽轮机功率控制的鲁棒性,提高了机组一次调频性能,保证了复杂工况下火电机组频率控制水平。项目成果已推广应用于湖南电网所有220kV及以上并网火电机组,显著提升了汽轮机及其调节系统建模的精度和效率,大大提高了电网稳定性计算的准确度,在特高压入湘背景下,有力支撑了湖南电网的安全稳定运行;同时改善了汽轮发电机组一次调频控制能力和AGC变负荷速率,提高了火电机组运行的经济性。通过成果应用,累计实现利润1329.66万元;为火电企业节支,仅国电湖南宝庆煤电有限公司2×660MW机组的节支效益就达3069万元。成果被鉴定为国内领先水平,授权发明专利4项,软件著作权1项,发表论文11篇。

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