1、火電機組一次調頻火電機組一次調頻 1 概述 電網的調頻包含三個概念：自然調頻、一次調頻和 二次調頻。自然調頻和一次調頻構成了電網的調頻 特性，它決定著電網頻率的穩(wěn)定性。 1.1 自然調頻 自然調頻是電網的動態(tài)調頻特性，其特點是利用電 網中旋轉慣量的蓄能，首先承擔電網負荷的變化。 在這一過程中，電網頻率偏差將隨時間逐漸增大。 自然調頻的過程是自然完成的，不需要任何調整手 段，其響應時間約為零點幾秒。 雖然龐大的旋轉慣量有穩(wěn)頻作用，但它卻不能取代 一次調頻，由一次調頻決定的電網靜態(tài)調頻特性才 是電網頻率穩(wěn)定的基礎。 1.2 一次調頻 一次調頻是電網的靜態(tài)調頻特性，其特點是通 過電網中各機組調速系統(tǒng)

2、的靜態(tài)特性，利用機 組的蓄能承擔電網負荷變化，最終使電網頻率 形成一個穩(wěn)態(tài)頻率偏差，一次調頻依靠原動機 調速系統(tǒng)自動完成，無需電網調度部門進行干 預，其響應時間約為幾秒。 當電網中所有機組的調速系統(tǒng)都參與一次調頻 時，電網將負荷擾動按各機組的不等率分配到 各臺機組上，不等率小的機組將承擔較多的負 荷分配。電網中各機組通常按容量相對值承擔 一次調頻量。各機組的不等率具有大致相同的 數值，一般為4%5%。 1.3 二次調頻 電網頻率的準確性主要靠電網的二次調頻來保證。過去，二次調頻通 常由指定的部分機組完成，這些機組稱為調頻機組。二次調頻是電網 調度通過手動或自動方式對電網頻率的干預過程，將電網的

3、負荷變化 轉移到由預先指定的調頻機組來承擔，消除一次調頻過程留下的頻率 偏差，使電網頻率回到額定值。同時非調頻機組根據一次調頻承擔的 負荷變化量，將按其靜態(tài)特性自動恢復、負荷又回到擾動前的數值。 隨著機組自動化程度的提高，越來越多的機組具備AGC功能，可以不 同程度參與電網的二次調頻。二次調頻的響應時間約為幾十秒至一分 鐘。 電網中不參加一次調頻的機組越多，電網的自平衡能力越差。自平衡 能力差的電網，二次調頻任務加重，對二次調頻的響應速度要求更高。 綜上所述，一次調頻過程是有差的比例調節(jié)，二次調頻由于有積分作 用，調整結果沒有靜差。電網頻率是通過一次調頻和二次調頻來共同 保證的，而機組參與電網

4、一次調頻的程度，又必須與電網的發(fā)展和運 行水平相一致。如果電網中的并網機組不投入一次調頻或一次調頻的 指標不能滿足電網的要求，這些機組將會給電網安全運行帶來極大的 危害，同樣對機組本身的運行帶來極大的危害，可能導致電網供電質 量不合格、電網震蕩、汽輪機超速等事故。 2 一次調頻參數設置 2.1 轉速不等率 轉速不等率也叫速度變動率，指汽輪機單 獨運行時，汽輪機空負荷時所對應的最大 轉速和額定負荷時所對應的最小轉速之差， 與汽輪機額定轉速之比。 轉速不等率即為汽輪機轉速與負荷靜態(tài)控 制特性曲線的斜率。轉速不等率越小，機 組參與電網一次調頻所承擔的負荷變動量 越大。 上式表示汽輪機從額定負荷到空負

5、荷變化 時的轉速升高值與汽輪機額定轉速 （3000r/min）之比為速度變動率。若此時 汽輪機轉速由3000r/min升高到3150r/min， 速度變動率即為5%。 2.2 一次調頻量 2.3 遲緩率 汽輪機調速系統(tǒng)的遲緩率是指在調速系統(tǒng)中由 于各部件的摩擦、卡澀、不靈活以及連桿、絞 鏈等結合處的間隙、錯油門的重疊度等因素造 成的動作遲緩程度。 2.4 轉速（頻率）死區(qū) 為了在電網頻率變化較小的情況下提高機組運 行的穩(wěn)定性，一般在電調系統(tǒng)設置有轉速（頻 率）死區(qū)。機組一次調頻死區(qū)指系統(tǒng)在額定轉 速附近對轉速的不靈敏區(qū)。設置轉速不靈敏區(qū) 的目的是消除因轉速不穩(wěn)定引起的機組負荷波 動或調節(jié)系統(tǒng)擺

6、動。轉速不穩(wěn)定指轉速測量系 統(tǒng)的精度不夠引起的測量誤差。 330MW機組的一次調頻函數： f(x)=(2865,20)、（2988,20）、（2998， 0）、（3002,0）、（3012,-20）、（3135， -20）。 600MW機組的一次調頻函數： f(x)=(2865,36)、（2988,36）、（2998， 0）、（3002,0）、（3012,-36）、（3135， -36）。 2.5 電網對并網機組一次調頻參數設置的 技術要求 轉速不等率 4%5% 轉速（頻率）死區(qū) 2r/min(0.033Hz） 一次調頻量限幅 6%額定負荷 遲緩率 0.06% 穩(wěn)定時間 45秒 響應時間（滯后

7、時間） 3秒 響應時間（完全響應時間） 15秒 3 協(xié)調控制系統(tǒng)（CCS）的一次調頻校正回路 一次調頻回路一般都在DEH實現，但應在CCS 進行補償。只要頻差信號不為零，一次調頻 回路將始終影響負荷控制回路的輸出，最終 使機組的實發(fā)功率與負荷指令不相等。由于 協(xié)調控制系統(tǒng)都有功率閉環(huán)校正回路，其輸 出一般都用于汽機主控回路，如果不對DEH 的一次調頻作用在CCS上進行補償，CCS的功 率閉環(huán)校正回路將把這一過程視為內擾，由 于比例積分的調節(jié)作用，又會把負荷控制回 路的輸出拉回。 4 并網機組一次調頻試驗 并網機組的一次調頻試驗是檢驗機組一次 調頻能力的重要試驗，試驗應反映機組的 一次調頻參數是

8、否正確、一次調頻的貢獻 量是否滿足電網要求等方面的內容，一次 調頻報告是電網核查并網機組一次調頻能 力的重要技術文件。并網發(fā)電廠要認真組 織試驗的相關技術環(huán)節(jié)，真實反映機組能 力，做好一次調頻試驗工作。 4.1 一次調頻試驗依據的相關技術標準和文件 4.1.1火電工程調整試運質量檢驗及評定標準 （1996年版） 4.1.2電力建設安全工作規(guī)程（DL-5009.1-2002） 4.1.3火力發(fā)電廠基本建設工程啟動及竣工驗收規(guī)程 （1996年版） 4.1.4火電機組啟動驗收性測試驗導則（1996年版） 4.1.5模擬量控制系統(tǒng)驗收測試規(guī)程（DL-2006） 4.1.6西北電網發(fā)電機組一次調頻運行管

9、理辦法 4.1.7西北電網發(fā)電機組一次調頻運行考評管理辦法 4.2 一次調頻試驗條件 4.2.1 電網頻率穩(wěn)定在試驗規(guī)定的范圍內。 4.2.2 機組負荷50%100%，設備無異常，穩(wěn)定運行。 4.2.3 協(xié)調控制系統(tǒng)控制參數經過優(yōu)化，調節(jié)品質擾動試驗合格。 4.2.4 一次調頻校正回路參數按要求設置完成。 4.3 一次調頻試驗方法 分兩種情況：電網頻率升高015HZ時，機組一次調頻響應能力、電網頻 率降低015HZ時，機組一次調頻響應能力。由于網調不進行實際頻率的 變化，要求電廠自己改變頻率，因此試驗當中由控制人員在組態(tài)內部改變 頻率值，引發(fā)一次調頻動作。 4.4 一次調頻試驗方案 考慮到一次

10、調頻時DEH側的快速動作必然會影響到機組的壓力迅速變化， 為保證機組的穩(wěn)定和安全，只采取一種試驗方式，即：當CCS在投入方式 下，機組所有子控制系統(tǒng)處于自動， DEH控制處于遙控方式，投入一次調 頻回路，而CCS解除后，一次調頻回路解除。 4.5 一次調頻試驗報告反映的內容 4.5.1 一次調頻試驗報告的數據要實事求 是，除真實反映試驗狀態(tài)，也要反映電網 對并網機組一次調頻運行管理方面的內容。 4.5.2 試驗報告要有試驗記錄的數據變化 趨勢。趨勢時間、數據和數據表格內容相 符。 4.5.2 一次調頻試驗結論。 4.6 一次調頻的優(yōu)化策略 4.6.1 為保證一次調頻的響應速度，增加頻差X的微分

11、環(huán)節(jié)。 4.6.2 將上述的微分環(huán)節(jié)作為鍋爐主控的前饋引入，以加快給煤的速 度，保證主汽壓力的穩(wěn)定。 5 影響一次調頻貢獻量的原因分析 5.1 并網發(fā)電企業(yè)對西北電網發(fā)電機組一次調頻運行考評管理辦法 和西北電網發(fā)電機組一次調頻運行管理辦法理解不深刻，未能認 真履行兩個辦法的文件精神。 5.2 發(fā)電企業(yè)對本企業(yè)熱工、運行等重點專業(yè)的管理工作監(jiān)管不到位， 一次調頻的投、退管理缺失，未能使一次調頻的投入做到常態(tài)化。 5.3 新并網機組未能從思想上重視一次調頻的重要性。 5.4 鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及其輔機的設備缺陷因素對一次調頻控制 指標的影響。 5.5 煤種因素對一次調頻控制指標的影響。 5.6

12、無法定期開展一次調頻調節(jié)品質試驗工作，優(yōu)化控制參數，不能 及時發(fā)現問題并整改，導致控制系統(tǒng)因素對一次調頻指標的影響。 5.7 當AGC和一次調頻都投入的情況下，AGC和一次調頻存在反調現象， 導致控制系統(tǒng)因素對一次調頻指標的影響。 6 一次調頻綜合指標及考核度量辦法 6.1要求一次調頻未經網調允許不得退出，否則根據退出時間長 短考核電量。 6.2 性能考核，表征一次調頻貢獻量的指標中，最重要的四項 指標是：轉速（頻率）死區(qū)、響應時間、穩(wěn)定時間、速度變動 率。 6.3 一次調頻正確動作率。當某臺機組并網運行時，在電網頻 率越過機組一次調頻死區(qū)的一個積分期間，如果機組的一次調 頻功能貢獻量為正（或者機組的一次調頻動作指令表明機組在 該期間機組一次調頻動作），則統(tǒng)計為該機組一次調頻正確動 作1 次，否則為不正確動作1 次。 7