火電廠(chǎng)全廠(chǎng)負荷優(yōu)化控制系統

一. 引言

隨著(zhù)電力事業(yè)改革的進(jìn)一步深入，電力企業(yè)必須面對更為嚴峻的市場(chǎng)考驗。“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競價(jià)上網(wǎng)”等一系列措施的實(shí)行，迫使每個(gè)電力企業(yè)從自身利益出發(fā)，多角度深層次地考慮如何切實(shí)降低電廠(chǎng)運行成本，延長(cháng)機組的使用壽命和檢修周期。在“AGC對機組的影響”一節分析了目前單機AGC的調度方式對燃煤發(fā)電機組的一些負面影響。由于調度端的機組信息比較少，難以實(shí)現機組的優(yōu)化調度，而且隨著(zhù)廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，電網(wǎng)對于機組運行職責更少，所以把機組負荷的調度交給電廠(chǎng)或發(fā)電公司更為合適。在電廠(chǎng)或發(fā)電公司設置一個(gè)“全廠(chǎng)負荷優(yōu)化控制系統”來(lái)控制其所屬機組的負荷，而電網(wǎng)調度以一個(gè)發(fā)電廠(chǎng)或發(fā)電公司為單位進(jìn)行負荷調度。 全廠(chǎng)負荷優(yōu)化控制系統（以下筒稱(chēng)PLACS）根據電網(wǎng)調度的全廠(chǎng)負荷指令調節全廠(chǎng)負荷，使全廠(chǎng)的負荷及時(shí)滿(mǎn)足電網(wǎng)要求。保證機組運行在允許的負荷范圍內和安全的工況下。合理地調配各臺機組的負荷調節任務(wù)，降低機組的負荷調節頻度，提高機組的穩定性，延長(cháng)主、輔機組設備的壽命。經(jīng)濟分配各臺機組的負荷，降低全廠(chǎng)的供電煤耗。

二. 全廠(chǎng)負荷優(yōu)化分配

全廠(chǎng)負荷優(yōu)化分配是全廠(chǎng)負荷優(yōu)化控制系統的一個(gè)最重要功能，其任務(wù)是優(yōu)化分配全廠(chǎng)機組的負荷，使全廠(chǎng)綜合運行成本最低，它應充分考慮機組運行的經(jīng)濟性、穩定性、機組壽命的損耗、機組的負荷調節余量等因素，另外它還應顧及全廠(chǎng)的負荷調節性能。

（一） 提高機組運行的穩定性，延長(cháng)機組的使用壽命

調度的AGC指令有很大一部分是頻繁小幅度的變化，如果這種負荷指令直接作用于某一臺機組，則機組不能穩定運行。全廠(chǎng)負荷控制系統可以采用輪流調節的方法，以投入最少機組來(lái)完成負荷調節任務(wù)為原則來(lái)分配機組的負荷調節任務(wù)，最大程度地減少機組變負荷的頻度。如四臺機組由全廠(chǎng)負荷控制系統控制，機組的變負荷頻度大約是原來(lái)的1/3。

另外在選擇機組加或減負荷時(shí)，避免機組在短時(shí)間內反向變負荷，即機組完成一次加負荷任務(wù)后，讓其穩定運行一段時(shí)間后再去承擔減負荷任務(wù)，這樣能防止機組熱負荷上下波動(dòng)產(chǎn)生的疲勞損耗，另外短時(shí)間內反向變負荷時(shí)，由于機組的熱負荷有較大的慣性，機組負荷的調節性能也比較差。通過(guò)這些措施能有效地延長(cháng)機組使用壽命和檢修周期。

（二） 負荷經(jīng)濟分配

負荷經(jīng)濟分配對電廠(chǎng)由于全廠(chǎng)各臺機組的煤耗與負荷曲線(xiàn)有一定的差異，所以同樣全廠(chǎng)負荷下，不同負荷分配的運行成本有一定的差異。PLACS根據在線(xiàn)的每臺機組供電煤耗或發(fā)電成本與負荷的函數關(guān)系，計算出不同全廠(chǎng)負荷下最經(jīng)濟的機組負荷分配。

根據實(shí)際運行來(lái)看，如果每個(gè)負荷點(diǎn)都要達到最經(jīng)濟分配，則要求變負荷時(shí)有些機組加負荷，有些機組減負荷，這會(huì )嚴重降低全負荷的負荷響應性能，另外每臺機組都會(huì )不停地變負荷，對機組壽命和設備損耗帶來(lái)不利的影響，還有如果經(jīng)濟性好的機組始終在高限點(diǎn)，而經(jīng)濟性差的機組始終在低限點(diǎn)，也會(huì )影響全廠(chǎng)的負荷調節性能?；谶@些原因，PLACS的負荷優(yōu)化分配也應該是一個(gè)綜合指標，而不是一個(gè)純經(jīng)濟指標，實(shí)際上全廠(chǎng)機組負荷分配在經(jīng)濟點(diǎn)附近。

三. 全廠(chǎng)負荷控制

全廠(chǎng)負荷控制功能要求全廠(chǎng)負荷快速跟隨調度全廠(chǎng)負荷指令，它是一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統，其負荷控制方式好比把全廠(chǎng)作為一個(gè)單元機組，其總體的負荷調節品質(zhì)應和單機負荷控制相當。全廠(chǎng)負荷控制功應有更高的智能化要求，應在確保機組安全的前提下，根據全廠(chǎng)負荷優(yōu)化分配的結果，選擇最有利的機組承擔電網(wǎng)的變負荷任務(wù)。

改成全廠(chǎng)負荷控制后，負荷的調節性能是否會(huì )降低是調度人員最關(guān)心事情，為此讓我們詳細分析一下四臺300MW機組在二種調節方式下全廠(chǎng)負荷的調節性能。

燃煤機組的是主要靠改變煤量來(lái)調節機組的發(fā)電量的，如電網(wǎng)有一個(gè)幅度不大的負荷變化要求，單機AGC時(shí)四臺機組同時(shí)改變一定量的煤量，全廠(chǎng)負荷控制方式下，用其中的一臺機組改變單機AGC方式四臺的總煤量，可見(jiàn)這二種方式下負荷變化的數量是一樣的。另外煤量變化后機組負荷變化延遲時(shí)間基本上是固定的，而且煤量變化的幅度較大時(shí)，負荷變化延遲時(shí)間較短，所以全廠(chǎng)負荷控制方式的全廠(chǎng)負荷平均變化速度是不會(huì )低于單機AGC方式的。

為了加快機組負荷的變化速度，一般都利用機組蓄熱來(lái)快速響應電網(wǎng)的負荷變化要求，為此在全廠(chǎng)負荷控制系統中應設計了一種功能，在變負荷時(shí)，四臺機組的調門(mén)同時(shí)變化，充分利用全廠(chǎng)機組的蓄熱快速響應電網(wǎng)的負荷變化要求。

當調度指令有加負荷要求時(shí)，所有機組適當開(kāi)大汽機調門(mén)，使機組負荷快速增加；當調度指令有減負荷要求時(shí)，所有機組適當關(guān)小汽機調門(mén)，使機組負荷快速減小。

為了保證機組的安全運行，主蒸汽壓力的變化幅度和速度應限制在允許的范圍內。承擔變負荷任務(wù)機組的燃料量有一下的超調，在完成一次變負荷過(guò)程后，使機組調門(mén)回到原位，主蒸汽壓力恢復正常值。通過(guò)這種方式可以使二種調節方式的初期變負荷速度基本相同。

另外為了提高全廠(chǎng)負荷的調節性能，當調度指令變化幅度較大時(shí)，系統應同時(shí)選擇二臺或三臺機組承擔變負荷任務(wù)。當處于趕峰時(shí)段，應選擇所有機組同時(shí)參與加或減負荷。

四. PLACS的其他功能

（一） RB或MFT工況負荷處理

機組發(fā)生RB或MFT時(shí)，PLACS能快速提高其余正常運行機組的出力，在全廠(chǎng)可能的最大出力前提下，盡力彌補由于機組RB或MFT引起的負荷缺口，減小對電網(wǎng)的影響。

（二） 磨煤機啟停時(shí)負荷控制

PLACS應有較強抗內擾能力，在磨煤機啟停過(guò)程中能保持全廠(chǎng)負荷基本不變。在單機AGC時(shí)，磨煤機啟動(dòng)或停止時(shí)機組負荷波動(dòng)由電網(wǎng)平衡。采用全廠(chǎng)負荷控制后，當某臺機組磨煤機啟動(dòng)、停止或跳閘時(shí)，此機組由于磨煤機的啟動(dòng)或停止負荷會(huì )有較大的波動(dòng)，PLACS通過(guò)調整其他機組的負荷，使全廠(chǎng)負荷保持基本不變。

（三） 磨煤機啟停指導

由于磨煤機啟停時(shí)需要較長(cháng)時(shí)間，而在同一全廠(chǎng)負荷指令下，不同機組的投運磨煤機數量可以有不同組合，為了保證全廠(chǎng)系統具有較大的負荷調節裕量以滿(mǎn)足下一階段的負荷變化，提高機組的負荷響應能力，避開(kāi)機組負荷調節斷點(diǎn)，PLACS根據負荷的上、下調節裕量判斷何時(shí)啟停機組的磨煤機。

（四） 機組負荷閉鎖增、減的處理

機組出現負荷調節受到限制時(shí)會(huì )禁止加或減負荷，在單機AGC時(shí)由于調度得不到這此詳細的信息，經(jīng)常出現實(shí)現負荷的響應不能及時(shí)滿(mǎn)足調度的要求。PLACS能根據機組的閉鎖增、減信息及時(shí)調換變負荷的機組，當某臺機組出現閉鎖增（或減）時(shí)，PLACS及時(shí)選擇另一臺機組承擔變負荷任務(wù)，使全廠(chǎng)負荷及時(shí)響應調度要求。

五. 全廠(chǎng)負荷控制的展望

隨著(zhù)電力市場(chǎng)改革的深化，一個(gè)獨立發(fā)電廠(chǎng)（或公司）為了降低全廠(chǎng)（或公司）發(fā)電成本、延長(cháng)機組的使用壽命、降低機組的檢修成本，將會(huì )要求改變原來(lái)傳統的單機負荷調度方式，實(shí)施全廠(chǎng)負荷優(yōu)化分配，但要實(shí)現全廠(chǎng)負荷控制在管理和技術(shù)上還要做大量的工作。