基于凝泵变频调节提升一次调频系统及方法与流程

1.本技术属于发电技术领域，具体的涉及一种基于凝泵变频调节提升一次调频系统及方法。


背景技术：

2.电网频率是评价电能质量的重要指标，反映发电功率与负荷之间的平衡关系，频率波动超过允许范围会严重影响用电设备的正常使用与安全性，造成用户的经济效益损失和电力系统不稳定，因此保障电力系统频率的稳定，确保高质量的电力供应，是十分重要的。在风电大规模接入、特高压互联等智能电网新形势下，电网对常规火电机组的调频调峰能力提出了更高的要求，需要机组在运行控制方面深挖潜力，即在保证稳定运行的前提下，灵活调频、深度调峰，具备更高的网源协调支撑能力。
3.以电网为例，随着特高压外电、新能源并网等智能电网的建设，电网构成越来越复杂，而新增加部分如核电、特高压输入电量等调频调峰能力有限，尤其一次调频贡献更少，增加的风力发电则对电网的安全稳定运行带来更大的压力，因此电网的调频、调峰、调压能力将主要依赖于基于火力发电的常规发电机组。在电厂侧，决定发电机组一次调频功能控制系统不能进行动态分析处理，只有等性能恶化到一次调频功能严重下降时才进行人工分析、调整，无法保证发电机组的一次调频能力。
4.2016年12月，国调下发《电力系统一次调频管理规定》征求意见稿，对一次调频响应时间、实际动作积分电量等提出了更为严格的要求。同时，按照能监办和管理规定，2017年4月起已经开始对一次调频远程大扰动结果进行考核。2018年5月，能监办下发《华北区域发电厂并网运行管理实施细则（试行）》制定了更加严格的一次调频考核标准。即分别计算15 秒、30 秒、45 秒的一次调频电量贡献指数q%15、q%30、q%45 以及最终的机组一次调频电量电量贡献指数q%：
5.q%= k15
×
q%15+ k30
×
q%30+ k45
×
q%45
6.式中：
7.q%15=δqs15 / δqe15
×
100% （q%30、q%45 以此类推）
8.δq s15：机组15 秒一次调频实际贡献电量；
9.δq e15：机组15 秒一次一次调频理论积分电量。
10.k15：机组15 秒一次调频电量贡献指数的权重，系数k15+k30+k45=1，其中k15、k30、k45 分别取0.55、0.3、0.15。
11.同时，电网一次调频大扰动考核标准严厉，惩罚金额较大。从2017年3月份调下发的一次调频大扰动预考核结果看，一台300mw机组若不合格考核电量可达300mwh。因此，如何有针对性的优化调频策略，提升各模式下机组调频性能是电厂迫在眉睫的工作。


技术实现要素：

12.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于凝泵变频调节提升一次调频系统
及方法。
13.本发明采用的技术方案如下：
14.基于凝泵变频调节提升一次调频系统，包括：
15.处理模块，所述处理模块被配置成：
16.提供或构建一处理矩阵，所述处理矩阵用于根据接收到的功率增量信号和每一机组负荷信号分别计算出每一机组侧凝结水流量偏差；
17.提供或构建一修正矩阵，所述修正矩阵与所述处理矩阵连接，用于对每一机组侧凝结水流量偏差进行限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令；
18.提供或构建一判断矩阵，所述判断矩阵用于连接至每一机组，根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差，在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号；
19.控制模块，所述控制模块连接所述处理模块，用于根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降。
20.进一步地，根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降具体包括：
21.依据每一机组的据功率增量信号通过控制凝结水泵功率和凝结水输送管路调控阀的开度来控制凝结水流量；依据控制凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降，并获取调节后每一机组负荷的实际值；
22.同时，根据每一机组负荷的实际值来同步调节汽机调门的开度，从而调控锅炉燃烧率，加快变负荷初期的响应速度，提高机组的整体负荷响应能力。
23.进一步地，所述处理矩阵包括：
24.功率分派单元；
25.多个处理单元，每一处理单元用于连接至每一机组侧，用于获取每一机组的负荷信号；根据每一机组的负荷信号和每一机组侧设定的调节死区控制范围获取每一机组的可调节值；
26.所述功率分派单元加载每一机组的可调节值，依据机组之间的可调节值的比例和功率增量信号所代表的功率总增量来分别获取每一机组功率调节分增量，并根据每一机组功率调节分增量来形成调节机组的功率增量分信号。
27.进一步地，所述调节死区控制范围是机组的在设定功率下的额定转速的差异值，所述差异值为
±
2rpm。
28.进一步地，所述功率增量分信号中包含机组识别码。
29.进一步地，所述修正矩阵包括：
30.一个管理单元以及多个修正单元；
31.所述管理单元用于连接处理矩阵内设置的功率分派单元，接收功率分派单元发送的功率增量分信号，并识别所述功率增量分信号中包含机组识别码，按照所述识别码将功率增量分信号对应的输送至修正单元；
32.所述修正单元用于对功率增量分信号进行幅度消除和谐波滤除后输出。
33.进一步地，所述修正单元包括非线性限幅元件和低通滤波器，其中，所述非线性限幅元件用于将超过设定幅值的幅度消除，所述低通滤波器用于在限幅消除后进行谐波滤
除。
34.进一步地，所述判断矩阵包括：
35.多个基准比较单元和连接每一基准比较单元的判断单元；
36.所述基准比较单元用于根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差；
37.所述判断单元用于在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号。
38.进一步地，所述判断逻辑是用于表示判断单元的执行步骤或者顺序，且判断单元按照如下的步骤或者顺序进行动作：
39.a：通过调用设定的调频控制死区以判断功率增量信号对机组功率的扰动是否超过设定阈值；若在，执行步骤b）；
40.b：调用功率增量函数计算每一机组侧功率增量信号。
41.本发明还提供了一种基于凝泵变频调节提升一次调频方法，包括如下步骤：
42.步骤1）根据接收到的功率增量信号和每一机组负荷信号分别计算出每一机组侧凝结水流量偏差；
43.步骤2）对每一机组侧凝结水流量偏差进行限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令；
44.步骤3）根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差，在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号；
45.步骤4）根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降。
46.在步骤4）中，根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降具体包括：
47.依据每一机组的据功率增量信号通过控制凝结水泵功率和凝结水输送管路调控阀的开度来控制凝结水流量；依据控制凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降，并获取调节后每一机组负荷的实际值；
48.同时，根据每一机组负荷的实际值来同步调节汽机调门的开度，从而调控锅炉燃烧率，加快变负荷初期的响应速度，提高机组的整体负荷响应能力。
49.本技术通过基于凝泵变频的负荷调节，采用改变凝结水流量的变负荷控制策略，提高机组的效率。具体的通过改变凝结水流量来满足机组瞬间的负荷升降要求。即在凝结水节流控制过程中，负荷的变化是通过改变凝结水流量控制阀的控制策略，协调改变汽机调门的开度，加快变负荷初期的响应速度，并通过优化锅炉燃烧率控制，提高机组的整体负荷响应能力，这样就可以大大提高机组运行效率，并减少机组发电损失，从而提升一次调频大频差性能，满足电网的要求，减少电量考核。
附图说明
50.图1为本发明方法流程图；
51.图2为本发明中系统的框架原理示意图。
具体实施方式
52.为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
53.实施例1：
54.本发明提供了一种基于凝泵变频调节提升一次调频系统，包括：
55.处理模块，所述处理模块被配置成：
56.提供或构建一处理矩阵，所述处理矩阵用于根据接收到的功率增量信号和每一机组负荷信号分别计算出每一机组侧凝结水流量偏差；
57.提供或构建一修正矩阵，所述修正矩阵与所述处理矩阵连接，用于对每一机组侧凝结水流量偏差进行限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令；
58.提供或构建一判断矩阵，所述判断矩阵用于连接至每一机组，根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差，在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号；
59.控制模块，所述控制模块连接所述处理模块，用于根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降。
60.在上述中，根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降具体包括：
61.依据每一机组的据功率增量信号通过控制凝结水泵功率和凝结水输送管路调控阀的开度来控制凝结水流量；依据控制凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降，并获取调节后每一机组负荷的实际值；
62.同时，根据每一机组负荷的实际值来同步调节汽机调门的开度，从而调控锅炉燃烧率，加快变负荷初期的响应速度，提高机组的整体负荷响应能力。
63.在上述中，所述处理矩阵包括：
64.功率分派单元；
65.多个处理单元，每一处理单元用于连接至每一机组侧，用于获取每一机组的负荷信号；根据每一机组的负荷信号和每一机组侧设定的调节死区控制范围获取每一机组的可调节值；
66.所述功率分派单元加载每一机组的可调节值，依据机组之间的可调节值的比例和功率增量信号所代表的功率总增量来分别获取每一机组功率调节分增量，并根据每一机组功率调节分增量来形成调节机组的功率增量分信号。
67.在上述中，所述调节死区控制范围是机组的在设定功率下的额定转速的差异值，所述差异值为
±
2rpm。
68.在上述中，所述功率增量分信号中包含机组识别码。
69.在上述中，所述修正矩阵包括：
70.一个管理单元以及多个修正单元；
71.所述管理单元用于连接处理矩阵内设置的功率分派单元，接收功率分派单元发送的功率增量分信号，并识别所述功率增量分信号中包含机组识别码，按照所述识别码将功率增量分信号对应的输送至修正单元；
72.所述修正单元用于对功率增量分信号进行幅度消除和谐波滤除后输出。
73.在上述中，所述修正单元包括非线性限幅元件和低通滤波器，其中，所述非线性限幅元件用于将超过设定幅值的幅度消除，所述低通滤波器用于在限幅消除后进行谐波滤除。
74.在上述中，所述判断矩阵包括：
75.多个基准比较单元和连接每一基准比较单元的判断单元；
76.所述基准比较单元用于根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差；
77.所述判断单元用于在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号。
78.进一步地，所述判断逻辑是用于表示判断单元的执行步骤或者顺序，且判断单元按照如下的步骤或者顺序进行动作：
79.a：通过调用设定的调频控制死区以判断功率增量信号对机组功率的扰动是否超过设定阈值；若在，执行步骤b）；若不在执行步骤c）；
80.b：调用功率增量函数计算每一机组侧功率增量信号；
81.c：若不在，则进入核验步骤，核验步骤如下，调用初始功率增量信号和每一机组负荷信号，根据接收到的功率增量信号和每一机组负荷信号分别计算出每一机组侧凝结水流量偏差；对每一机组侧凝结水流量偏差进行限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令；根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差，通过调用设定的调频控制死区以判断功率增量信号对机组功率的扰动是否超过设定阈值，重复核验3-5次，若还是超过了设定阈值，此时，需要检测修正单元中非线性限幅元件的设定幅值是否符合调节要求，并按照对应的功率增量信号-机组负荷信号-设定幅值对应查表，通过修改设定幅值从而达到符合设定阈值的要求。
82.为快速响应电网的一次调频要求，传统的火电机组一般采取主蒸汽调门节流的措施。而电网大功率缺口产生大频差时，实际机组运行过程中可能存在的机组运行参数、阀门非线性特性、机组调节迟滞等问题将降低机组的一次调频性能。本技术通过充分开发火电机组蓄热能力，通过激发和调用火电机组中现有的蓄能，快速响应电网的一次调频大频差要求。其基本的原理为，基于凝泵变频的负荷调节，采用改变凝结水流量的变负荷控制策略，提高机组的效率。在这种控制策略下，根据所接收到的功率增量信号和机组负荷信号计算出凝结水流量偏差，经过限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令，计算出机组频率偏差通过调频控制死区判断以及功率增量函数，得出功率增量信号。通过改变凝结水流量来满足机组瞬间的负荷升降要求。即在凝结水节流控制过程中，负荷的变化是通过改变凝结水流量控制阀的控制策略，协调改变汽机调门的开度，加快变负荷初期的响应速度，并通过优化锅炉燃烧率控制，提高机组的整体负荷响应能力，这样就可以大大提高机组运行效率，并减少机组发电损失，从而提升一次调频大频差性能，满足电网的要求，减少电量考核。
83.在本技术中，机组一次调频性能大扰动测试满足以下要求：
84.（1）调频死区：不大于
±
2r/min，响应时间小于3s。
85.（2）达到75%目标负荷的时间不应大于15s，达到90%目标负荷的时间不应大于30s。
86.（3）一次调频负荷变化幅度：上限不小于28mw。
87.实施例2
88.参照图2，本技术还公开了一种基于凝泵变频调节提升一次调频方法，包括如下步骤：
89.步骤1）根据接收到的功率增量信号和每一机组负荷信号分别计算出每一机组侧凝结水流量偏差；
90.步骤2）对每一机组侧凝结水流量偏差进行限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令；
91.步骤3）根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差，在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号；
92.步骤4）根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降。
93.在步骤1）中，获取每一机组的负荷信号；根据每一机组的负荷信号和每一机组侧设定的调节死区控制范围获取每一机组的可调节值；
94.加载每一机组的可调节值，依据机组之间的可调节值的比例和功率增量信号所代表的功率总增量来分别获取每一机组功率调节分增量，并根据每一机组功率调节分增量来形成调节机组的功率增量分信号。
95.在步骤4）中，根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降具体包括：
96.依据每一机组的据功率增量信号通过控制凝结水泵功率和凝结水输送管路调控阀的开度来控制凝结水流量；依据控制凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降，并获取调节后每一机组负荷的实际值；
97.同时，根据每一机组负荷的实际值来同步调节汽机调门的开度，从而调控锅炉燃烧率，加快变负荷初期的响应速度，提高机组的整体负荷响应能力。
98.本技术通过基于凝泵变频的负荷调节，采用改变凝结水流量的变负荷控制策略，提高机组的效率。具体的通过改变凝结水流量来满足机组瞬间的负荷升降要求。即在凝结水节流控制过程中，负荷的变化是通过改变凝结水流量控制阀的控制策略，协调改变汽机调门的开度，加快变负荷初期的响应速度，并通过优化锅炉燃烧率控制，提高机组的整体负荷响应能力，这样就可以大大提高机组运行效率，并减少机组发电损失，从而提升一次调频大频差性能，满足电网的要求，减少电量考核。
99.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，包括：处理模块，所述处理模块被配置成：提供或构建一处理矩阵，所述处理矩阵用于根据接收到的功率增量信号和每一机组负荷信号分别计算出每一机组侧凝结水流量偏差；提供或构建一修正矩阵，所述修正矩阵与所述处理矩阵连接，用于对每一机组侧凝结水流量偏差进行限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令；提供或构建一判断矩阵，所述判断矩阵用于连接至每一机组，根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差，在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号；控制模块，所述控制模块连接所述处理模块，用于根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降。2.根据权利要求1所述的基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降具体包括：依据每一机组的据功率增量信号通过控制凝结水泵功率和凝结水输送管路调控阀的开度来控制凝结水流量；依据控制凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降，并获取调节后每一机组负荷的实际值；同时，根据每一机组负荷的实际值来同步调节汽机调门的开度，从而调控锅炉燃烧率，加快变负荷初期的响应速度，提高机组的整体负荷响应能力。3.根据权利要求1所述的基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，所述处理矩阵包括：功率分派单元；多个处理单元，每一处理单元用于连接至每一机组侧，用于获取每一机组的负荷信号；根据每一机组的负荷信号和每一机组侧设定的调节死区控制范围获取每一机组的可调节值；所述功率分派单元加载每一机组的可调节值，依据机组之间的可调节值的比例和功率增量信号所代表的功率总增量来分别获取每一机组功率调节分增量，并根据每一机组功率调节分增量来形成调节机组的功率增量分信号。4.根据权利要求3所述的基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，所述调节死区控制范围是机组的在设定功率下的额定转速的差异值，所述差异值为
±
2rpm。5.根据权利要求3所述的基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，所述功率增量分信号中包含机组识别码。6.根据权利要求1所述的基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，所述修正矩阵包括：一个管理单元以及多个修正单元；所述管理单元用于连接处理矩阵内设置的功率分派单元，接收功率分派单元发送的功率增量分信号，并识别所述功率增量分信号中包含机组识别码，按照所述识别码将功率增量分信号对应的输送至修正单元；所述修正单元用于对功率增量分信号进行幅度消除和谐波滤除后输出。
7.根据权利要求6所述的基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，所述修正单元包括非线性限幅元件和低通滤波器，其中，所述非线性限幅元件用于将超过设定幅值的幅度消除，所述低通滤波器用于在限幅消除后进行谐波滤除。8.根据权利要求1所述的基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，所述判断矩阵包括：多个基准比较单元和连接每一基准比较单元的判断单元；所述基准比较单元用于根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差；所述判断单元用于在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号。9.根据权利要求1或8所述的基于凝泵变频调节提升一次调频系统，其特征在于，所述判断逻辑是用于表示判断单元的执行步骤或者顺序，且判断单元按照如下的步骤或者顺序进行动作：a：通过调用设定的调频控制死区以判断功率增量信号对机组功率的扰动是否超过设定阈值；若在，执行步骤b）；b：调用功率增量函数计算每一机组侧功率增量信号。10.基于凝泵变频调节提升一次调频方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1）根据接收到的功率增量信号和每一机组负荷信号分别计算出每一机组侧凝结水流量偏差；步骤2）对每一机组侧凝结水流量偏差进行限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令；步骤3）根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差，在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号；步骤4）根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降。11.根据权利要求10所述的基于凝泵变频调节提升一次调频方法，其特征在于，在步骤4）中，根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降具体包括：依据每一机组的据功率增量信号通过控制凝结水泵功率和凝结水输送管路调控阀的开度来控制凝结水流量；依据控制凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降，并获取调节后每一机组负荷的实际值；同时，根据每一机组负荷的实际值来同步调节汽机调门的开度，从而调控锅炉燃烧率，加快变负荷初期的响应速度，提高机组的整体负荷响应能力。

技术总结
本发明提供了一种基于凝泵变频调节提升一次调频系统及方法。其中，系统包括：处理矩阵，所述处理矩阵用于根据接收到的功率增量信号和每一机组负荷信号分别计算出每一机组侧凝结水流量偏差；修正矩阵，所述修正矩阵与所述处理矩阵连接，用于对每一机组侧凝结水流量偏差进行限幅处理后得出修正后的凝结水流量偏差指令；判断矩阵，判断矩阵用于连接至每一机组，根据采集到的每一机组实际运行的频率参数来确定每一机组的机组频率偏差，在判断逻辑的表示下通过调用设定的调频控制死区以及调用功率增量函数得出每一机组侧功率增量信号；控制模块，用于根据得到的每一机组侧的功率增量信号来控制每一机组侧凝结水流量来调节每一机组瞬间的负荷升降。一机组瞬间的负荷升降。一机组瞬间的负荷升降。


技术研发人员：朱谦 郭洪亮 田言明 张伟厚 刘善宏 郑轲 刘欣颖 武进 张珊珊 陈建设 李瑞鹏 王涛 朱志军 李银青
受保护的技术使用者：山东纳鑫电力科技有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/22