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摘要：参照东北电网的两个细则的具体要求，结合东北电网的特性，针对于不同工况下一次调频的特性，制定出恰当的控制策略，合理优化控制参数，从而提高一次调频的合格率，不断增加电网的稳定性和安全性。

关键词：CCS;DEH;一次调频;火电机组;电网频率

引言

近年来，光伏、风电装机容量不断增加，但由于风电、光伏等新能源发电人为控制较为困难，所以当新能源机组出现负荷波动或其他并网的火电机组出现跳闸时，会对电网的频率产生冲击，中调的二次调频功能存在一定的滞后性，对火电机组的一次调频能力要求更高。

国家能源局东北监管局文件2019版中关于印发《东北区域发电厂并网运行管理实施细则》的通知，文中详细介绍了并网发电厂需要执行的并网运行管理细则。

本文对《东北区域发电厂并网运行管理实施细则》进行梳理，简述一次调频的原理和功能，以及在CCS侧和DEH侧要做的优化方案，使一次调频能力得到大大提高。

1  一次调频考核规则梳理

火电机组必须具备一次调频功能，一次调频的人工死区、调速系统的速度变化率、最大调整负荷限幅、调速系统的迟缓率、负荷响应特性必须满足技术要求。

1.1  一次调频的月投入率

一次调频月投运率应达到100%，机组一次调频月投运率=（一次调频月投运时间/月并网时间）×100%。

月投运率每降低1%，每月需要按机组额定容量×1分/万千瓦考核。对私自停用调频功能的机组，每月需要按机组额定容量×2分/万千瓦考核。

1.2  一次调频的人工死区规定

火电机组中数字电液型调速系统人工死区为±0.033HZ（±2r/min）。

1.3  一次调频的速度变动率规定

火电机组：4%-5%

1.4一次调频最大调整负荷

2.4.1额定容量200MW以下的机组最大调整负荷限幅为额定容量±10%。

2.4.2额定容量200-350MW的机组最大调整负荷限幅为额定容量±8%。

2.4.3额定容量350MW以上的机组最大调整负荷限幅为额定容量±6%。

1.5一次调频响应特性的规定

当电网频率变化超过一次调频死区开始持续60s或至频率回到一次调频死区以内需要满足的要求。

1.5.1响应时间β1

一次调频响应时间小于3s，合格取值为1，否则取值为0。

1.5.2负荷调整幅度β2

在15s内实际负荷调整最大值与理论调整负荷最大值的比值大于90%，则为合格。

1.5.3负荷调整幅度偏差β3

电网频率变化超过一次调频死区开始至60s或至频率回到死区范围内，实际负荷与理论负荷偏差绝对值的平均值在此次调频过程中最大理论调整负荷±25%之内。

1.5.4负荷响应指数βu

电网频率变化超过一次调频死区3s至60s或至频率回到死区范围内，机组的实际加权积分电量能达到理论积分电量的90%。

1.5.5调频响应范围

机组在最低负荷（10%额定负荷）和最高负荷（额定负荷）一次调频正常动作，其中在最低负荷时只向上调节，在最高负荷时只向下调节。

1.6 考核指标要求

机组在一个月内β1平均值≥0.5;β2平均值≥0.9;β3平均值≤0.3;βu平均值≥0.8，不扣除月投入时间。

2 一次调频原理参数和优化方案

2.1一次调频原理

一次调频是指当电网频率改变时，火电机组汽轮机调速系统根据电网频率的变化自动调节汽门开度，利用锅炉蓄能改变机组功率以适应网频的变化。一次调频是依靠原动机调速系统自动完成，其响应时间约为几s[1]。

2.2一次调频控制回路

机组的一次调频回路一般分为CCS一次调频和DEH一次调频，DEH侧的一次调频因子直接快速作用到汽轮机调门上来改变负荷，从而满足机组一次调频的需要，CCS侧一次调频因子实际上是和调频前负荷指令叠加，防止DEH的作用被拉回，也起到稳定负荷的作用。

2.3一次调频参数

2.3.1转速不等率

转速不等率又称为速度变动率一般设为4%-5%，通常以对应空负荷与满负荷的转速差值与额定转速比值的百分数来表示。

2.3.2一次调频死区

一次调频死区一般设为±2r/min（±0.034HZ），指频差在额定值附近小范围的变化，一次调频不需要动作，目的是增加机组的稳定性。

2.3.3一次调频量

一次调频量由转速差值经过负荷补偿曲线计算得到的。负荷补偿曲线中既设置了调频死区，还设置负荷变化幅度的限值。[3]

2.4工作模式

2.4.1 机组在协调模式下，β1值前3s动作主要是由DEH侧前馈值作用，β2、βu值由DCS和DEH侧共同作用，β3值更侧重于DCS汽机主控pid的作用，协调侧汽机主控指令由AGC指令、一次调频指令与压力拉回修正指令相加组成，通过一次调频指令的动作值来适当自保持压力拉回回路输出，防止主汽压力对一次调频调节起到反作用。

2.4.2机组在TF模式下，CCS侧由汽机主控调节压力的pid起作用，当一次调频动作时，在主汽压设定值不变的情况下，往往调压pid会起到相反的作用，影响调节品质。因此在当前模式下，当主汽压实际值和压力设定值差值不大时，需适当闭锁汽机主控调节压力pid。在此种情况下全靠DEH侧一次调频指令调节，此时需要DEH侧调频指令能实时修正、调整与目标值的差距。

2.4.3机组在全手动模式下，CCS侧一次调频指令不起作用，同样要求DEH侧一次调频指令能实时修正、调整与目标值的差值。合理的设置负荷曲线增益值，增益值过小，会导致调门开度增量不足，造成负荷欠调，导致β1、β2指标不合格;增益过大，则会导致前馈作用过强，这虽利于β1、β2指标的合格，但会导致β3指标的增大。[3]

2.5流量指令修正

机组在大修或解体后，其自身的流量特性可能发生变化，流量指令与实际流量指令不符，需要做试验来修正流量指令。电调控制系统中的调门流量特性曲线是根据汽轮机厂提供的“调门升程与实际流量”曲线计算得到的。她的设置是否与实际相符、根据曲线得到的实际流量是否与流量指令呈线性关系对于一次调频至关重要[2]。

2.6信号传输及逻辑梳理

2.6.1频率信号可通过采集PMU侧的发电机的机端电压计算得到。因为与调度采集相同的终端，所以此法比由转速计算频差的时间短。采用高精度的采集器，缩短采集周期，提高了采集的准确性。

2.6.2 梳理DCS和DEH逻辑，查看是否存在差错或遗漏，修改逻辑的块号确保一个周期内可以扫描完，在不影响DPU稳定性的情况下尽可能缩短重要逻辑的扫描周期。

2.7机组一次调频调节性能与当前运行的工作模式、调门的流量指令是否呈线性、频率传输过程中信号是否精确、及时以及DCS和DHE逻辑设计是否合理有关。

结语：

本文通过对东北电网两个细则的深入研究，针对现有的一次调频控制策略存在的缺陷，提出了不同工作模式下的优化策略和控制方案，通过试验来优化参数，使一次调频的能力得到提高。

参考文献：

[1] 朱北恒，火电厂热工自动化系统试验 [M]北京：中国电力出版社，2006

[2] 霍红岩， 武斌， 张凌琪， 等. 中调门流量特性曲线对DEH控制系统的影响分析[J]内蒙古电力技术，2010，41（4）：44-46

[3] 王洪凯， 管庆相， 李建军， 等. 基于电网考核细则框架下的一次调频功能的优化. 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院， 2016， 37（8）：