一种供热机组控制抽汽短时调频系统与调节方法与流程

本发明涉及一种供热机组领域，尤其是涉及一种供热机组控制抽汽短时调频系统与调节方法。
背景技术：
：随着特高压输电及风电、太阳能等新能源建设的快速发展，区域电网结构变得也越来越复杂，电网的安全稳定运行技术要求也越来越高。但是众所周知，风电、太阳能等新能源发电的可预测性相对较差，且风力发电的高峰负荷大多出现在用电量的波谷处，同时新能源发电的可控性也相对较差，一次调频贡献能力有限，对电网的调整来说，风电等新能源并网负荷越高，电网调频,越难。一次调频是电网公司维持电网频率稳定的重要手段。为了电网的安全、稳定、经济运行和提高供电电能质量，电网公司要求上网火力发电机组必须具备一次调频功能，并提出了具体的技术指标和考核办法。火电机组一次调频功能是汽轮发电机组固有的功能，主要通过调节deh系统的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全。目前大部分火力发电机组的一次调频设计采用deh+dcs联合调频控制方案，利用deh侧调频指令直接叠加到机组主汽阀门控制指令上，实现一次调频动作的快速性，保证电网频率波动时，发电机组可以快速增减出力，补偿电网调频所需负荷，利用dcs侧控制方案保证机组一次调频补偿幅度，二者相互配合，提升机组的一次调频性能。对于供热的火力发电机组，尤其是热负荷较大的机组，虽然发电机负荷未达到额定负荷，但汽轮机进汽量已经达到额定进汽量，若在次工况下进行调频，而且根据调频需要往上调负荷时，现有一次调频手段对于调频的快速响应将大大折扣。申请号：cn201611101417.2中国发明专利公布了一种汽包锅炉火电机组一次调频控制优化方法，该发明可用于汽包锅炉火电机组在实际运行过程中的一次调频自动控制，保证机组在运行过程中，自动将一次调频负荷控制在合理范围内。包括在汽包锅炉火电机组分散控制系统dcs的控制逻辑组态中增加一次调频锅炉主控前馈修正量控制逻辑、一次调频汽机主控前馈修正量控制逻辑、一次调频汽轮机数字电液控制系统deh修正系数控制逻辑、一次调频汽轮机抽汽量修正量控制逻辑。该发明可降低运行人员劳动强度，且控制效果不依赖于运行人员的技术水平。通过现有机组分散控制系统dcs协调控制系统,实时性好，现场调试过程简单，便于工程实现。该发明是提供了一种汽包锅炉火电机组一次调频控制优化方法，但并没有利用到供热抽汽的调整来进行调频。申请号：cn201710398438.3中国发明专利公布了一种电站内储能系统对电站一次调频的响应方法及系统，所述响应方法具体包括以下步骤：同时监测电网频率和电站频率，当电站内发出一次调频动作指令时，诊断一次调频动作指令发出原因,并发出控制指令；判断控制指令的优先级，根据优先级别向储能系统发出控制信号。该发明能够在储能系统参与一次调频的过程中，考虑储能系统负荷的影响，从而使得一次调频控制更加精确，储能系统动作更加合理，为电网的稳定运行提供了可靠保证。该专利是通过电站内储能系统进行一次调频，并没有利用调整供热抽汽的手段进行调频。综上，现有技术中存在以下技术问题：1、一次调频手段单一：目前火力发电机组一次调频主要是通过调节deh系统的进汽调节门，利用锅炉蓄热，在电网出现异常的情况下，快速响应电网的要求，稳定电网频率，以弥补电网负荷差距，维持电网的安全；2、对于承担较高热负荷的供热机组，当前调频方式调频补偿幅度较差，对于供热的火力发电机组，尤其是热负荷较大的机组，虽然发电机负荷未达到额定负荷，但汽轮机进汽量已经达到额定进汽量，若在次工况下进行调频，而且根据调频需要往上调负荷时，现有一次调频方式调频补偿幅度有限。3、其他调频手段改造费用较高，调频容量有限，近期有部分火力机组尝试利用储能设备参与一次调频，但储能设备造价高昂致使改造初投资较大，且调频容量有限。技术实现要素：为了克服上述现有技术存在的不足，发明了一种供热机组控制抽汽短时调频系统并提供本发明系统配置及改造后运行调节方法。其中，所述系统的配置主要包括汽轮机高压缸101、汽轮机中压缸102、汽轮机低压缸103、发电机104、凝汽器105、中低压联络管线性快速调节蝶阀106、供热抽汽截止阀107、分散控制系统dcs、调频供热抽汽修正量控制逻辑及控制装置；其中汽轮机高压缸101、汽轮机中压缸102和汽轮机低压缸103驱动发电机104；主蒸汽201进入汽轮机高压缸101做功后进入锅炉再热器，再热蒸汽202进入汽轮机中压缸102做功后通过中低压联络管上的中低压联络管线性快速调节蝶阀106后进入汽轮机低压缸103做功驱动发电机104，在汽轮机低压缸103做完功的蒸汽排至凝汽器105，用于供热的中排供热抽汽203接自中低压联络管，接口在中低压联络管线性快速调节蝶阀106前，中排供热抽汽管道上安装有供热抽汽截止阀107，分散控制系统dcs在系统中控制发电机104；其特征在于：分散控制系统dcs还控制中低压联络管线性快速调节蝶阀106，所述中低压联络管线性快速调节蝶阀106连接在汽轮机中压缸102和汽轮机低压缸103的联络管上，以在参与调频时满足响应时间要求；其中在供热机组的分散控制系统dcs的控制逻辑组态中增加调频供热抽汽修正量控制逻辑使得机组中排抽汽参与调频，调频供热抽汽修正量控制逻辑由抽汽短时调频系统的调频函数与抽汽短时调频系统的运行调节方法组成；所述控制方法，包括适应于短时间调控供热抽汽调频系统的调频函数，该调频函数如下：f(q)＝k×△f式中：f(q)为调频函数；k为调频系数；△f为调频幅度；△q为汽轮机中排抽汽量变化值；hzp为汽轮机中压缸排汽焓值；hdp为汽轮机低压缸排汽焓值；δ为机组转速的不等率；n0为汽轮机组额定转速；pn为汽轮机组的额定功率。根据本发明所述的控制方法，其中：所述供热机组控制抽汽短时调频系统的运行调节方法如下：1)调取并判断电厂频率信号是否在调频死区，若频率信号均偏离50hz且在调频死区外，此时发出调频动作指令，进入下一步。2)若电厂频率大于50hz时，将频率偏差控制指令输入至f(q)调频函数，计算出汽轮机中排抽汽量变化值△q，根据汽轮机中排抽汽量变化值给出中低压联络管线性快速调节蝶阀开幅度指令，若电厂频率不大于50hz时进入下一步。3)判断若电厂频率小于50hz，将频率偏差控制指令输入至f(q)调频函数，计算出汽轮机中排抽汽量变化值△q，根据汽轮机中排抽汽量变化值给出中低压联络管线性快速调节蝶阀关幅度指令。本发明提供了供热机组控制抽汽短时调频系统，所述系统应用上述的控制方法。通过应用上述技术方案可以解决以下的技术问题：1、本发明所述调频系统与调节方法，通过短时间控制供热抽汽量，利用热网参与火力发电机组一次调频控制，从而使得一次调频控制方式多样化。2、通过短时间调节控制供热抽汽量，尤其是针对带有较高热负荷且汽轮机已经达到额定进汽量的供热机组，通过减少抽汽，可在较短时间内大幅提高机组负荷，弥补该情况下一次调频增加主汽量调频补偿幅度有限的缺点。3、本发明所述调频系统改造仅需更换中低压连通管供热蝶阀，以及必要的dcs逻辑改造，费用相对于储能式调频方式大幅降低，便于工程实现。应用上述技术方案可以获得以下优点：1、本发明所述调频系统与调节方法，通过短时间控制供热抽汽量，利用热网参与火力发电机组一次调频控制，从而使得一次调频控制方式多样化。2、通过短时间调节控制供热抽汽量，尤其是针对带有较高热负荷且汽轮机已经达到额定进汽量的供热机组，通过减少抽汽，可在较短时间内大幅提高机组负荷，弥补该情况下一次调频增加主汽量调频补偿幅度有限的缺点。3、本发明所述调频系统改造仅需更换中低压连通管供热蝶阀，以及必要的dcs逻辑改造，费用相对于储能式调频方式大幅降低，便于工程实现。4、本发明所述调频系统技术实现方式为短时控制供热抽汽量不同于现有任何一次调频技术，具有独特的新颖性。附图说明图1是本发明的供热机组控制抽汽短时调频系统的示意图；图2是本发明的供热机组控制抽汽短时调频系统的控制方式示意图；图3是本发明的供热机组控制抽汽短时调频系统的逻辑控制示意图。具体实施方式接下来，将参考本发明的图1-3对本发明进行详细地解释和描述。参考图1，本发明提供了一种供热机组控制抽汽短时调频系统并提供本发明系统配置及改造后运行调节方法。其中，所述系统的配置主要包括汽轮机高压缸101、汽轮机中压缸102、汽轮机低压缸103、发电机104、凝汽器105、中低压联络管线性快速调节蝶阀106、供热抽汽截止阀107、分散控制系统dcs、调频供热抽汽修正量控制逻辑及控制装置；其中汽轮机高压缸101、汽轮机中压缸102和汽轮机低压缸103驱动发电机104；主蒸汽201进入汽轮机高压缸101做功后进入锅炉再热器，再热蒸汽202进入汽轮机中压缸102做功后通过中低压联络管上的中低压联络管线性快速调节蝶阀106后进入汽轮机低压缸103做功驱动发电机104，在汽轮机低压缸103做完功的蒸汽排至凝汽器105，用于供热的中排供热抽汽203接自中低压联络管，接口在中低压联络管线性快速调节蝶阀106前，中排供热抽汽管道上安装有供热抽汽截止阀107，分散控制系统dcs在系统中控制发电机104；其特征在于：分散控制系统dcs还控制中低压联络管线性快速调节蝶阀106，所述中低压联络管线性快速调节蝶阀106连接在汽轮机中压缸102和汽轮机低压缸103的联络管上，以在参与调频时满足响应时间要求；参考图2，本发明的控制方式如下：其中在供热机组的分散控制系统dcs的控制逻辑组态中增加调频供热抽汽修正量控制逻辑使得机组中排抽汽参与调频，调频供热抽汽修正量控制逻辑由抽汽短时调频系统的调频函数与抽汽短时调频系统的运行调节方法组成；所述控制方法，包括适应于短时间调控供热抽汽调频系统的调频函数，该调频函数如下：f(q)＝k×△f式中：f(q)为调频函数；k为调频系数；△f为调频幅度；△q为汽轮机中排抽汽量变化值；hzp为汽轮机中压缸排汽焓值；hdp为汽轮机低压缸排汽焓值；δ为机组转速的不等率；n0为汽轮机组额定转速；pn为汽轮机组的额定功率。参考图3，所述供热机组控制抽汽短时调频系统的运行调节方法如下：1)调取并判断电厂频率信号是否在调频死区，若频率信号均偏离50hz且在调频死区外，此时发出调频动作指令，进入下一步。2)若电厂频率大于50hz时，将频率偏差控制指令输入至f(q)调频函数，计算出汽轮机中排抽汽量变化值△q，根据汽轮机中排抽汽量变化值给出中低压联络管线性快速调节蝶阀开幅度指令，若电厂频率不大于50hz时进入下一步。3)判断若电厂频率小于50hz，将频率偏差控制指令输入至f(q)调频函数，计算出汽轮机中排抽汽量变化值△q，根据汽轮机中排抽汽量变化值给出中低压联络管线性快速调节蝶阀关幅度指令。本发明提供了供热机组控制抽汽短时调频系统，所述系统应用上述的控制方法。实例说明：某电厂1台330mw抽凝式汽轮发电机组，额定功率330mw，额定转速3000rpm，机组转速不等率5％。tha工况额定进汽量951.7t/h，额定供热抽汽量580t/h，额定抽汽工况机组负荷223.73mw，根据电网要求需该机组增负荷方向最大调频负荷增量幅度不小于5％额定功率，若该机组承担580t/h热负荷时机组进汽量已经达到额定进汽量，因该机组进汽量已经达到额定，增加5％额定功率即16.5mw负荷要求主汽量增加超过汽轮机额定进汽量，则在一次调频允许响应时间内该机组调频无法满足电网要求需要进行改造。若采用本发明所述供热机组控制抽汽短时调频系统与调节方法进行相应的系统及逻辑改造后，根据本发明所述调频函数可计算出短时减小中排抽汽量约122t/h即可满足16.5mw增负荷要求，且不需提高汽轮机进汽量，本发明所述系统改造简单、造价低，易于工程实现。改造后控制抽汽短时间调频系统性能参数如下：序号项目单位数值1调频增减抽汽量范围t/h±2002调频增加负荷范围mw±273调频幅度hz±0.20454响应时间s＜1.5尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，这些变化、修改、替换和变型也视为本发明的保护范围。当前第1页12