600 MW汽轮发电机组一次调频动态分析的研究
摘 要 本文通过辽宁华电铁岭发电有限公司600 MW机组的一次调频试验过程，准确了解600 MW超超临界压力直流锅炉的机组调速系统的静态特性及相关指标，找出大容量直流炉机组与小容量汽包炉机组在一次调频方面的不同点，对于其他采用超超临界压力直流锅炉的机组的电厂有一定参考性。
【关键词】一次调频 频转差 响应稳态
当电力系统内机组事故跳闸或大容量用户发生跳闸时，导致电网周波瞬间发生变化，变化幅度在49.5 HZ～50.5 HZ之间，变化周期在10秒～120秒之间，此时就要求网上的机组负荷能够在允许的范围内快速做出调整，以弥补网上的负荷缺口，从而保证电网频率的稳定， 在这个过程中，大容量机组的一次调频反映质量对保证电网频率的稳定性显得尤为重要，下面是针对辽宁华电铁岭发电有限公司600 MW汽轮发电机组一次调频动态特性的分析。
1 一次调频动态特性
一次调频特性是汽轮发电机组并网运行的基本特性之一，它是指当电网频率超出规定的正常范围后，电网频率的变化将使电网中参与一次调频的各机组调速系统根据电网频率的变化自动地增加或减小机组的功率，从而达到新的平衡，并且将电网频率的变化限制在一定的范围内。
1.1 功率补偿量
功率补偿量（ΔP）是由机组速度变动率δ和转速偏差Δn等相关参数计算出来的，公式如下：
ΔP=P0/n0×（ΔnΔ）/δ
其中，P0为机组额定容量
n0为机组额定转速
Δn为转速偏差（包含死区的机组转速与3000转之差），即： Δn=n3000；
Δ为转差死区；
（ΔnΔ）为刨除死区后能够贡献电量的实际转速偏差，以死区Δ=±2r/min为例，即：当电网频率高（机组转速大于3000转/分）时（ΔnΔ）=n3002； 当电网频率低（机组转速小于3000转/分）时（ΔnΔ）=n2998。
1.2 速度变动率
转速不等率（δ） 是指机组调节系统给定值不变的情况下，汽轮机由空负荷到满负荷的转速变化量与额定转速之比， 通常以百分数形式表示，其计算公式为：
δ=（n1 n2）/n0×100%
式中：
n1：汽轮机空负荷时的转速，
n2： 汽轮机满负荷时的转速，
n0：汽轮机额定转速。
1.3 技术指标
一次调频负荷响应滞后时间的合格标准为小于3s；一次调频负荷响应时间应在15s内，达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度的90%。一次调频负荷响应稳态时间的合格标准为小于45s；一次调频稳定时间的合格标准为60s以内。
2 一次调频试验
DEH侧主要利用蓄热实现快 速响应，CCS侧则通过PID调节来逐步改变给水、燃烧状况，使机组最终能稳定运行在调频目标负荷。从DEH侧来看，调频信号一方面乘以小于1的系数直 接叠加在汽机总阀门指令上以实现快速响应，另一方面作为功率回路、压力回路设定值的一部分，经 PID运算后使机组逐步稳定在调频目标负荷。这相当于有双重的保障。在控制系统操作平台做如下试验：
（1） 检查机组是否在正常运行方式下（如： DEH的功率方式、协调方式等）均具备一次调频功能在DEH和CCS的一次调频逻辑中，必须具备可以模拟转差（或频差）的接口用于一次调频功能试验。
（2） 机组主要热控系统（DAS、CCS、MCS、SCS、FSSS、DEH等）均已正常投入。能满足机组各种运行工况（机组负荷稳定工况，机组负荷可以在70～100%间变工况，以及机组各种正常、随机性扰动工况等）的要求。
（3） 主蒸汽压力、主蒸汽温度、真空等参数维持在额定值，功能试验机组在适宜的额定工况下运行（机组在75%额定负荷区间运行）
（4） 控制系统可以记录以下参数：机组负荷、转速、调门开度、一次调频转差、一次调频增量功率、一次调频已动作、主汽压力、主汽温度、炉膛负压等
3 一次调频功能控制方式
3.1 DEH控制方式
确认机组分别处于DEH阀位控制方式和功率控制方式（锅炉主控、汽机主控均投手动），各系统自动及保护均投入运行，保持机组负荷在75～85%之间正常工作区。
3.1.1改变转速设定值
分别偏离额定转速-5 r/min、-8 r/min、-11 r/min、-14 r/min检查一次调频动作情况，并记录试验前后相关参数。
3.1.2改变转速设定值
分别偏离额定转速+5 r/min、+8 r/min、+11 r/min、+14 r/min检查一次调频动作情况，并记录试验前后相关参数。
3.2 CCS控制方式
确认机组处于CCS控制方式，各系统自动及保护均投入运行，保持机组负荷在65～85%之间正常工作区。
3.2.1 改变转速设定值
分别偏离额定转速-5 r/min、-8 r/min、-11 r/min、-14 r/min检查一次调频动作情况，并记录试验前后相关参数。
3.2.2改变转速设定值
分别偏离额定转速+5 r/min、+8 r/min、+11 r/min、+14 r/min检查一次调频动作情况，并记录试验前后相关参数。
3.3 TF（机跟炉）控制方式
确认机组处于TF（机跟炉）控制方式，各系统自动及保护均投入运行，保持机组负荷在65～85%之间正常工作区。
3.3.1 改变转速设定值
分别偏离额定转速-5 r/min、-8 r/min、-11 r/min、-14 r/min检查一次调频动作情况，并记录试验前后相关参数。
3.3.2改变转速设定值
分别偏离额定转速+5 r/min、+8 r/min、+11 r/min、+14 r/min检查一次调频动作情况，并记录试验前后相关参数。
DEH侧一次调频方式动作时间最短，但有一定的超调，在功率回路没投入时还存在一定的负荷偏差；CCS侧一次调频方式动作时间最长，负荷变化较缓慢，主汽压较稳定；“CCS+DEH”方式一次调频具有以上两种方式的优点，一次调频响应迅速，机组主汽压较稳定。
4 结论
通过研究可知：600 MW超超临界压力直流锅炉机组工况在协调方式下，一次调频的最佳控制方式为DEH+CCS，即DEH内额定转速与汽轮机转速差通过一定函数计算后直接动作调门；CCS进行补偿，保证机组负荷满足电网要求。机组在DEH遥控方式下， 机组一次调频控制在CCS内实现。尽管超超临界机组的特性不利于一次调频功能的实现，但只要控制策略得当，参数设置合理，还是可以通过尽可能地利用锅炉蓄热来达到一次调频快速响应的要求。
作者单位
辽宁华电铁岭发电有限公司 辽宁省铁岭市 112000
