火电厂一次调频控制方式研究

张旭翀

摘要：从客观角度上来讲，火电厂机组所呈现出的一次调频性能往往会对电网频率稳定性产生一定影响。鉴于一次调频性能的重要性，火电厂工作人员有必要对机组一次调频性能问题进行重点研究与分析。并根据分析反馈结果，确立科学合理的优化方案。本文主要立足于火电厂机组一次调频性能情况，对一次调频控制方式及优化方法问题进行总结归纳，以期可以给相关人员提供一定的参考价值。

关键词：火电厂；一次调频；控制方式；研究

1 火电厂一次调频控制要求研究

火电厂实行机组调频的目的在于确保电网频率可以在一定范围内波动变化，避免对机组安全运行以及电网安全运行造成威胁。一般来说，火电厂一次调频基本上可以理解为加强电能质量以及电网调节效率的重要保障。究其原因，主要是因为电网频率稳定与否往往会对电能质量产生重要影响，甚至会对电能驱动设备产品质量产生一定影响。针对于此，我们必须对火电厂一次调频控制管理工作予以高度重视^[1]。

其中，所谓的一次调频控制方式主要是指当电力系统频率偏离目标频率时（偏差超过规定值-0.04Hz），此时机组会通过调速系统的自动反应功能，对有功出力进行适当调整，减少频率偏差问题。而对于火力机组而言，可以根据负荷阀门特性曲线，对综合阀令指令进行适当改变，进而达到改变机组出力的目的。这样一来，频率变化幅度将会减缓，可以满足电网频率有差调节控制要求。

结合当前一次调频控制情况来看，对于一次调频的要求要比规定值严格一些。举例而言，达到百分之百目标负荷的时间≯30s,一次调频投入要求最低负荷从原本的50%提至更高标准，如从机组并网开始投入一次调频控制。不难看出，火电厂考核电量比例越来越严格。因此，我们需要对火电厂一次调频控制方式进行全面改进与优化处理。

2 火电厂一次调频控制功能的实现方式及问题分析

2.1 实现方式

目前，火电机组在一次调频作业控制实现方面，主要借助数字电液调速系统即DEH实现一次调频作业要求。结合以往的控制经验来看，这类系统作业方式在控制精度以及执行机构线性度方面表现良好。最重要的是，数字电液调速方式的推广与应用，有效规避了以往大型发电机设备运行期间存在的弊端问题，如运行不稳定、动态特性问题等^[2]。

在正式应用过程中，数字电液调速系统会根据调门开度质量要求，对转速偏差控制以及功率控制等内容进行适当改进与优化处理，实现一次调频控制过程。或者是按照遥控方式，对接收到的负荷指令要求进行优化处理。如数字电液调速系统在接收到CCS负荷指令后，会第一时间根据系统需求完成一次调频功能。

2.2 应用问题

当电网频差超过限制标准之后，一次调频功能会发挥应有作用，即刻执行相关动作。此时机组设备也会在短时间内响应一次调频要求。但是结合实际情况来看，机组设备所呈现出的动作幅值可能难以达到电网一次调频要求。再加上一次调频动作量主要作用与综合阀位上，而DEH调门流量非线性特性会对机组一次调频功能发挥产生限制影响，可能会对最终调频控制效果造成不利影响。除此之外，火电厂网内机组所存在的规范化管理工作落实不到位，会导致火电机组调频性能无法达到预期^[3]。

3 火电厂一次调频控制方式的改进方法及优化分析

为确保火电厂一次调频控制方式可以达到预期的功能效果，我们主要从以下几个方面对火电厂一次调频控制方式进行优化改进：

3.1 基于两个细则的一次调频控制回路优化

电网两个细则针对并网发电厂辅助管理实施细则、发电厂并网运行管理实施细则进行了统筹规划与合理部署。在细则的引导下，一次调频回路需要从取消一次调频投退按钮、协调控制系统与DEH联合、抑制AGC调节方式等方面，实现对一次调频的有效调节。

3.2 做好一次调频与AGC的控制管理工作

电网整体基本上可以视为一个完整的调节系统。在调节过程中可以针对电网频率进行适当调整。而对于具体执行操作，需要从各个发电机组方面入手。一般来说，火电厂在负荷调节方面主要可以从一次调频与AGC两个方面进行调节分析。其中，一次调频主要以电网频率与50Hz的偏差为主要控制要求，并且对一次调频所控制电网的频率波动问题进行集中控制。属于一种直接动作于汽轮机主调门的方法手段，在动作幅度以及响应速度方面表现较快。与AGC调节方式不同的是，一次调频属于火电厂内部动作领域范畴、AGC需要通过电网总体调节进行实现。

多数情况下，一次调频与AGC动作方向基本保持一致，可共同完成电网频率调节工作。但是需要注意的是，当主电网频率偏离规定要求时，AGC作业动作会与一次调频动作存在相反问题。针对于此，为减少对机组设备安全运行问题的干扰，在具体改进优化方面，建议工作人员应该以一次调频动作为主，在正常运行状态下，可以将两种调频方式共同作用于汽机综合阀位指令当中。如果指定动作方向存在相反问题，工作人员可以确保一次调频作业优先，自动屏蔽AGC指令，防止电网安全运行受阻

^[4]。

（图1：AGC与协调控制系统的接口结构示意图）

3.3 适当改进DEH调频前馈问题

从客观角度上来看，数字电液控制系统所呈现出的一次调频前馈效果基本上会对频差信号转化效率存在至关重要的影响。举例而言，当一次调频前馈效果未达到预期时，综合阀位指令会对调门开度问题产生不良影响。针对这一问题，我们可以结合火电厂一次调频控制要求，取消当前存在的限速环节。目的在于通过不断改变机组负荷变化量，保障一次调频控制效果得以达到预期。需要需要注意的是，对于流量曲线修正因素问题，我们可以根据流量曲线特征对相关因素进行适当调整，避免一次调频前馈效果对发电机组运行质量造成不利影响。

3.4 稳定提高信号采集效率与精度

火电厂工作人员可以对当前频率信号所表现出的量程问题进行适当改进。通过借助多点测量或者相关优化措施对当前信号精度进行适当调整。如可以选择高精度、高效率的变送器，提高信号采集效率与精度。在具体应用方面，工作人员可以将高精度的频率信号作用于DEH侧，进一步提高一次调频控制效果。此外，在一次调频控制管理方面，工作人员应该对系统频率变化进行重点把握，人少信号采集精度不高问题出现^[5]。

结论：总而言之，为确保火电厂机组一次调频控制效果得以达到预期，建议工作人员机组一次调频性能的表现情况予以高度重视。可结合火电厂机组运行要求以及电力系统负荷需求，对当前系统频率变化情况进行重点把握。与此同时，随着电力系统光伏以及风电等新能源的推广与应用，我们应该对火电厂机组一次调频控制功能进行严格要求，防止电网运行期间出现平衡性失调问题。除此之外，火电厂工作人员可主动结合先进控制经验，对当前技术体系存在的不足问题进行及时优化改进，以期可以从根本上改善机组一次调频性能。

参考文献：

[1]范勇. 火电厂凝结水调负荷一次调频策略优化研究[J]. 科技创新导报,2019,16(23):36-38+40.

[2]庄义飞. 火电机组一次调频分析及性能优化[J]. 黑龙江电力,2019,41(02):151-157+162.

[3]王玉辉. 火电厂一次调频问题分析研究[J]. 广西电力,2019,34(04):64-66.