火電機組涉網性能動態評價與優化控制關鍵技術及應用

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火電機組涉網性能動態評價與優化控制關鍵技術及應用電力工業是我國經濟發展戰略中的重點先行產業，一直保持着快速發展的趨勢，其中燃煤發電一直處於主導地位，風電、光伏等新能源發電比重不斷上升。然而受自然條件的限制，新能源發電量會不斷出現大幅度快速波動，導致電網頻率失穩、電能質量下降、拋棄新能源併網發電等嚴重問題。這就需要燃煤火電機組具備良好的涉網性能，才能從根本上袮補新能源發電量的波動。

目錄

項目簡介

國家發展改革委和國家能源局2018年3月發布的《關於提升電力系統調節能力的指導意見》指出，「為實現我國提出的2020年、2030年非化石能源消費比重分別達到15%、20%的目標，保障電力安全供應和民生用熱需求，需着力提高電力系統的調節能力及運行效率，從負荷側、電源側、電網側多措並舉，重點增強系統靈活性、適應性，破解新能源消納難題，推進綠色發展」，其中第一、六項指導意見是「實施火電靈活性提升工程」和「增強受端電網適應性」。因此，針對電網側和電源側的銜接處，開展火電機組涉網性能提升技術及系統的研究與應用工作具有非常重要的現實意義，對提高電力系統的調節能力、破解新能源消納難題有着基礎性的技術支撐作用。 本項目以提升火電機組的一次調頻、自動發電控制（AGC）等涉網性能為目標，取得了以下主要科技創新。

主要科技創新

（1）提出了基於系統辨識的一次調頻性能動態評價方法，去除了主汽壓力變化對一次調頻性能評價的影響，研發了基於超調補償和壓力修正的一次調頻優化控制方法，提升了火電機組的一次調頻性能指標；

（2）建立了基於比例積分微分控制器的控制系統動態性能評價方法，突破了動態性能基準值缺少解析式的技術瓶頸，並提出了電網指令快速變化和煤質變化下的機組優化控制方法，解決了機組自動發電控制性能和運行平穩性難以兼顧的實際問題；

（3）給出了基於Presiach因子的調節閥數學模型及其非線性故障補償方法，用於診斷主汽調節閥故障、減弱對機組涉網性能的不利影響，並提出了輔機故障發生後的機組優化控制方法，確保了故障條件下機組減負荷的安全平穩性；

（4）研製了源網動態性能在線監測平台，建立了一次調頻、自動發電控制等主要控制系統的數學模型，實現了併網機組涉網性能的動態評價，並自動制定機組涉網性能的優化技術方案。 本成果以支撐電網消納新能源為出發點，立足山東省電網以火電機組調頻調峰為主的實際情況，研發了火電機組一次調頻性能評價與優化、自動發電控制性能（AGC）評價與優化、影響機組涉網性能的故障診斷與控制等技術及系統，通過動態評價與及時優化火電機組的一次調頻和AGC性能，提升和保障了火電機組的涉網性能。除了在火電機組現場實施外，研製了源網動態性能在線監測平台，實現了基於火電機組的實時遠程傳輸數據，動態評價多台火電機組的涉網性能，並在性能下降時，及時給出提高機組涉網性能的優化技術方案。本成果對提升電力系統調節能力、支撐電網大規模消納清潔能源、提高火電機組的靈活性和節能減排水平等方面有着基礎支撐作用和重要現實意義。