[发明专利]一种提升机组AGC和一次调频品质的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，具体涉及一种发电机组装置及控制方法。

背景技术

在现有技术背景下，发电机组生产的电能不能被大规模储存，电力生产、输电、配电供应以及消耗都是同步完成的，发电机组的发电量需要根据消耗量的变化而调整。

火电发电根据工程热力学基本原理，利用水在液态和汽态的相变过程中具有吸收和释放热能的特性并可以周而复始重复循环利用的特点，以及汽轮机具有将热能转换成机械能的能力，通过锅炉燃烧实现煤的化学能量转换成热能，再通过水和蒸汽的热力循环系统将热能输送到汽轮机中实现热能转换成机械能；最后，通过与汽轮机同轴连接的发电机实现机械能转换成电能，满足社会的用电需求。水和蒸汽的热力循环系统包括依次串联并形成环路的锅炉、主蒸汽管道、调速汽门、汽轮机组、凝汽器、凝结水泵、低压加热器及凝结水管道、除氧器、高压给水泵、高压加热器及高压给水管道等设备组成，并通过与汽轮机组同轴驱动的发电机，将机械能转换为电能。其中调速汽门是满足电网负荷调度而设置的主要调节设备。

现有电网为保证电力用户对供电质量的要求，在对并网运行的火力发电汽轮机组实行自动发电控制(简称AGC)和一次调频管理时，提出了AGC和一次调频控制的负荷变化速率和变化幅度等主要技术指标的控制要求。

目前并网运行的火力发电汽轮机组在减负荷过程通过调整调速汽门基本能够满足电网对供电质量的要求。但由于锅炉燃烧过程滞后等原因，机组负荷响应与AGC和一次调频的主要技术指标要求仍存在一些差距。从机组AGC、一次调频的机理可知，机组AGC品质和一次调频性能主要由机组的负荷响应性能决定。对火电机组而言，汽轮机是快速系统，在能量供给满足要求的条件下具备快速改变出力的能力，因此机组AGC品质和一次调频性能主要取决于锅炉蓄热和响应能力。由于亚临界汽包炉的蓄热非常有限，因此其负荷响应常具有较大的滞后性。为提高机组负荷响应性能，目前主要采取的手段是依靠汽机调门的快速性，利用锅炉的蓄热能量，在主汽压力许可波动范围内，通过牺牲压力参数的方式来响应负荷。但由于锅炉的蓄热存储的有限，该方式无法保证响应的效果，负荷的跟随性差；另一方面为提高锅炉的响应能力，一般采用在控制回路中利用前馈或预测等技术手段过量地加减煤量，增加锅炉出力，同时通过汽机调门动作实现一次调频和负荷的快速响应，但机组在投AGC工况下，采用该方法会导致系统存在较大的扰动，锅炉燃料量波动大，系统扰动加大，相应地也增加了机组主汽压力、主汽温度、SCR进口NOX等相关参数的扰动，影响机组的经济性和安全性。汽机调门作为主要调节机构，调门动作频繁，同样影响机组的安全性，也制约机组滑压运行节能潜力的挖掘。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种提升机组AGC和一次调频品质的装置，通过在原有发电机组管道上增设一供热用热网，利用供热用热网的储热能力来满足发电机组对AGC和一次调频控制的负荷变化速率以及变化幅度的要求。

本发明通过以下方式实现：一种提升机组AGC和一次调频品质的装置，包括热力循环系统，所述热力循环系统包括依次通过管道串连成环路的锅炉、汽轮机组、凝汽器以及给水组件，汽轮机组包括带高压调速汽门的高压缸、带中压调速汽门的中压缸以及低压缸，汽轮主机驱动发电机运转，位于所述高压缸与中压缸间的管路通过一可调节流量的外连管组与一供热用热网通连，通过调节外联管组流量来分配进入所述中压缸和所述热网的热量，所述锅炉设有燃料调节机构，位于锅炉与高压缸间的管路上设有高压进汽调节阀。由于亚临界汽包炉负荷响应滞后，所以将原有发电机组内蒸汽管路与厂内的供热用热网连接，并通过可调节流量的外连管组实现锅炉产出蒸汽在汽轮机组合供热用热网间分配，利用供热用热网的储热能力来满足发电机组对AGC和一次调频控制的负荷变化速率以及变化幅度的要求，一方面，增加锅炉热量产出，以获得较好的经济效益，并降低机组的整体能耗，另一方面，充分利用供热管网的蓄能能力，通过瞬间改变输入供热用热网的热量来满足汽轮机快速响应负荷，弥补锅炉热量产出滞后性的问题，通过调节输入供热用热网的热量来满足汽轮机快速改变出力。