淺議聯合循環機組自動發電控制運行

馬傳慶 盧 璇

（1.中海海南發電有限公司，海南 洋浦578201；2.中國核電工程有限公司，中國 北京100840）

淺議聯合循環機組自動發電控制運行

馬傳慶1盧 璇2

（1.中海海南發電有限公司，海南 洋浦578201；2.中國核電工程有限公司，中國 北京100840）

本文對洋浦電廠聯合循環機組自動發電控制功能及其負荷調節特性簡單評議，總結自動發電控制運行功能的特點，分析自動發電控制運行過程出現的問題及應對處理。

聯合循環；負荷調節；自動發電控制

0 引言

目前海南電網仍屬“大機小網”，電網容量較小，日峰谷差較大。聯合循環機組的特點是啟動快、調峰能力強、運行方式多。實現自動發電控制，對發揮燃氣輪機聯合循環的優勢和保證電網安全運行具有重要的意義。

1 機組的主要配置

洋浦電廠擁有兩套聯合循環機組，總裝機容量440MW，燃氣輪機為西門子生產的V94.2重型燃機，以燃用天然氣并執行調峰運行。兩臺杭鍋廠設計制造的雙汽、雙壓帶除氧無補燃式自然循環余熱鍋爐，相對配套的兩臺哈汽生產的雙壓、單軸、單缸、沖動、凝汽式汽輪機組。

2 AGC調節功能簡議

2.1 AGC調節功能原理與運行方式

海南電網容量較小，峰谷差較大，負荷變動較大，機組時常投入AGC運行。AGC控制，即在確定的控制區域內，當電力系統頻率發生變化時，通過遠程調節控制發電機組的有功功率，維持系統頻率在允許范圍內，實現電力系統有功功率過程的平衡[1]。海南電網目前為孤網運行，因此AGC控制策略主要采用定頻率控制模式。

燃氣輪機AGC控制主要由分布式控制系統來實現，DCS通過遠動終端系統實現與中調能量管理系統聯系，向中調EMS系統發送機組各種實時參數，并接受AGC實時指令。DCS在接受中調的負荷指令后，通過DCS完成對燃氣輪機負荷的控制，使機組負荷達到AGC指令的要求。DCS負荷控制站在DCS操作站頁面中，有專門設置的“AGC SIGNAL EXCHANGE”，是操作員與DCS進行機組AGC遠方/就地切換的人/機接口。操作員通過這個畫面站，控制本機組AGC投入和退出，監視中調EMS系統下發負荷指令。簡單循環或聯合循環均只能在燃氣輪機上投AGC運行，余熱機組采用滑壓的運行方式。

2.2 AGC的通訊方式

目前中調EMS系統與洋浦電廠采用ZEC/01通信規約進行通信，通過RTU實現對電廠機組實時運行信息的采集和負荷指令的下發。AGC指令信號是中調EMS系統根據負荷產生的被控機組的目標功率，將RTU裝置接受到的控制信號轉換成4～20mA信號送至發電機組的調節系統，進而實現對燃氣輪機進行遠方控制[2]。

3 機組參與AGC負荷調節

3.1 機組調頻控制方式

在就地控制模式下，燃氣輪機調頻控制方式主要是通過頻率影響控制器來實現的。機組的頻率影響控制器在機組帶80MW-168MW負荷起調頻作用，燃氣輪機負荷低于84MW時，只保留低頻加負荷功能，當系統頻率在48.88Hz～50.12Hz范圍內不起作用。一次調頻模式與AGC模式可以同時投入，AGC調節范圍為35MW-168MW。該控制器不斷計算前十分鐘系統的平均頻率，如果實際頻率與平均頻率有偏差，才會調整負荷[3]。頻率影響控制器的投入操作為：打開“FPEQUENCY INELUENCE”窗口，選擇“ON”投入，選擇“OFF”退出。根據目前海南電網運行方式和中調要求，帶基荷連續運行的機組一般情況下投此控制器。除此方式外，燃氣輪機還有高頻自動減負荷的控制能力，當系統頻率超過50.5Hz，燃氣輪機會自動減負荷，直到頻率下降到50.5Hz以下為止。

3.2 燃機調整功率與汽機跟隨運行

聯合循環運行方式時，為考慮提高聯合循環機組AGC的調節范圍和電網切機所需的負荷容量，單臺燃機AGC控制調節的最低負荷為35MW，額定工況下最高為138MW。燃氣輪機加載負荷速率為11MW/ min，調節死區為0～1MW，AGC調節的低時限為電網頻率低于49.9Hz，高時限為電網頻率高于50.1Hz，通過AGC調節保持電網頻率維持在50.0Hz運行。因只能在燃機上投入AGC運行和余熱機組采用滑壓的運行方式，燃氣輪機的負荷上升或下降時，汽輪機的負荷也隨之上升或下降，但由于余熱機組調節的滯后，燃氣輪機負荷經變化達到一定穩定值后，汽機負荷還需經過一段時間的調整，才能達到負荷穩定。

4 AGC投入運行問題分析

4.1 鍋爐水位、凝器水位與AGC負荷率控制

機組投入AGC運行，隨著負荷的變化，余熱鍋爐汽包水位也跟著變化。當燃氣輪機負荷快速下降，排氣流量和排氣溫度急劇下降，鍋爐蒸發量減少，主蒸汽流量減少；同時汽包壓力快速下降，使汽包出現上升的虛假水位。盡管自動給水調節會關小給水閥門，但調節反應時間相對滯后。同樣，當燃氣輪機負荷快速上降，主蒸汽流量增大，大量蒸汽排入凝汽器，容易造成凝汽器水位升高，盡管給水調節投入自動，還是相對滯后。因此，運行時要求運行值班人員時刻關注水位的變化，及時進行調節處理，特別是AGC投入運行后，負荷大幅度變化，容易引起水位較大幅度的波動，危機機組的安全穩定運行。

4.2 主汽壓力與AGC負荷率關系

聯合循環投入AGC正常運行時，汽機為滑壓方式運行，主汽門和調門全開，旁路全關，也即全周進汽。由于這種運行方式，特別是在汽機在啟停過程中，要求主汽壓力的變化率不能大于300kPa/min，溫度的變化率不能超過5℃/min，否則將影響汽機設備壽命。海南電網屬于孤網運行，機組登峰運行時的負荷需求量較大，因此在機組啟動過程中一般不能投入AGC運行。

4.3 汽機負荷與燃機AGC負荷率關系

汽機負荷變化起始滯后于燃氣輪機達半小時以上。這是因為汽機滑壓運行，其負荷取決于鍋爐，當燃氣輪機負荷變化時又通過鍋爐蒸汽參數的改變，使汽機負荷變化，由于鍋爐的熱惰性，汽機負荷變化肯定有一個滯后過程。根據運行經驗，當燃氣輪機AGC調節穩定后，汽機負荷還將有5MW左右的負荷變動，這反過來又影響AGC的調節。因此，為保持整個電網頻率的穩定運行，需要各投入AGC運行機組參與全網調頻，保持電網頻率的穩定運行。另外，為避免AGC在投退的過程中引起較大負荷的擾動，應盡量在機組實發負荷與調度負荷接近時再進行AGC的投退。

4.4 燃機基本負荷與AGC特性的關系

燃氣輪機投入AGC運行后，AGC調節的最低負荷為35MW，最高負荷為燃氣輪機基本負為138MW。但實際上燃氣輪機基本負荷并不是固定不變的，它隨著大氣溫度變化而變化，在冬天，燃氣輪機基本負荷可達到140MW，在炎熱的夏天，基本負荷只能達到120MW。如果AGC調節所設定最大負荷過高，超出了燃氣輪機機組的出力范圍，燃氣輪機就會進入溫度控制，限制機組的出力并自動調整機組的最大出力運行。正是由于這些特點，在對整個聯合循環機組進行AGC控制時，應根據大氣溫度的情況及時修定AGC調節的最高負荷，避免因機組的出力不夠限制AGC的調節，從而影響機組調節頻率的品質。

5 結語

投入AGC系統運行以來表明，該系統運行功能滿足聯合循環機組的安全性要求，具有較好的控制品質。

［1］高伏英.自動發電控制基本原理及應用[M].北京:中國電力出版社,2001:26-29.

［2］余文獻,盛得仁.自動發電控制結構分析及實際應用[J].華東電力,2005,4(2):15-16.

［3］李正凡.AGC功能完善優化與運行實踐[J].云南電力技術,2002,12(3):18-20.

［責任編輯：朱麗娜］

馬傳慶（1980.03—），男，華北電力大學（北京），碩士，中級職稱，洋浦電廠運行技術總監。