660MW超临界火电机组建模与一次调频.pdf

第 4 2卷 第 2期 2 01 5年 3月 华 北 电 力 大 学 学 报 J o u r n a l o f No r t h C h i n a El e c t r i c P o w e r Un i v e r s i t y Vo 1 ． 42． No ． 2 M a r ．， 2 01 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． I S S N ． 1 0 0 72 6 9 1 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 1 6 6 6 0 MW 超 临界火 电机 组建模 与一次调频 单英 雷 ，陈洪刚 ，鲁叶茂 ，刘 冰 1 ．上海理工 大学 ，上海 2 0 0 0 9 3 ；2 ．大唐淮南洛河发 电厂 ，安 徽 淮南 2 3 2 0 0 8 3 ． 国网上海市 电力公 司电力科学研究 院，上海 2 0 0 4 3 7 摘要 为 了反 映、评估 、改善 当前 国内超临界单元机 组参 与电 网一次调频的 能力，根据 集总参数 法建立 了超 临界 火电机 组不 同工况下的数 学模型 。利 用 S i mu l i n k软件进行 了随机频率偏差扰动 下稳 定工况 以及 变工况 时 机组参与 电网一次调 频能力的仿真 实验 ，结果表 明了模 型的合理性及有效性 ，为优化 改善超 临界机 组参与 电 网一 次调频 能力提 供 了平 台，为 实现 负荷频 率最优控 制打下基础。 关 键 词 超 临界 机 组 ；一 次 调 频 ；数 学模 型 ；动 态仿 真 ；优 化 控 制 中图分类 号 T P 2 7 3 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 72 6 9 1 2 0 1 5 0 2 0 0 9 7 0 6 6 6 0 M W S u pe r c r i t i c a l Th e r m a l Po we r Un i t M o de l a n d Fr e q u e nc y Re g u l a t i o n S HAN Yi n g l e i ， CHEN Ho n g g a n g ， L U Ye ma o ， L I U Bi ng 1 ． Un i v e r s i t y o f S h a n g h a i f o r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，S h a n g h a i 2 0 0 0 9 3，Ch i n a ； 2． Da t a ng Lu o h e P o we r Pl a n t ， Hua i n a n 2 3 2 008， Ch i na； 3 ． E l e c t r i c P o w e r Re s e a r c h I n s t i t u t e ．S ME P C，S h a n g h a i 2 0 0 4 3 7，C h i n a Abs t r a c t I n o r d e r t o r e fle c t ，e v a l ua t e a nd i mp r o v e t h e s e a bi l i t i e s，we fou n d ma t he ma t i c a l mo d e l s o f s u pe r c r i t i c a l t h e r ma l po we r u ni t un de r di f f e r e n t l o a d s，b a s e d on t h e l umpe d p a r a me t er me t h o d． W e d o e qu e n c y r e g u l a t i o n dy na mi c s i mu l a t i o n u nd e r s t a b i l i t y c o n di t i o n a nd va r i a b l e c o nd i t i o n wi t h S i mu l i nk ．I t d e mo ns t r a t e s t h e s u p e r c e i t i c a l un i t mo de l s a r e e f f e c t i v e ．The s e mo de l s p r o v i d e a pl a t f o r m for i mp r o v i n g u n i t l o a d a d a p t a b i l i t y a n d p r i ma r y f r e q ue nc y r e g ul a t i o n a bi l i t y S O t h a t l a y i ng a s o l i d f o un da t i o n f o r a c h i e v i ng t he o pt i ma l c on t r o l o f l o a d f r e qu e nc y． Ke y wor ds ul t r a- s up e r c r i t i c a l un i t s；f r e q ue nc y r e g u l a t i o n； ma t he ma t i c mo de l ； d y na mi c s i mu l a t i o n； o pt i ma c o n t r o l 0 引 言 电 网频 率 是 电 能 质 量 三 大 指 标 之 一 ， 是 电力 系统运 行 的 重 要 控 制 参 数 ⋯ 。近 年 来 ， 随着 一 批 超 临 界机组 的 投 人 运 营 ， 高 参 数 、 大 容 量 、 高效 率 和低煤 耗 的 超 I 临界 发 电机 组 得 到 广 泛 应 用 ， 使 其逐渐成为了火电发 电机组 的主力军 ， 使得 电网 容量变得越来越大 ， 从 而电网频率 的稳定性 显得 越 来 越重 要 ， 大 容 量 火 电 机 组 在 参 与一 次 调 频 中 收稿 日期 2 0 1 4 -0 9 - 0 8 发 挥着 更加 重要 的作 用 。但 是 超 临界 机 组 蓄 热 能力 小 ， 一 次调 频不 能持 续 ， 这 对 超 I临界 单 元 机 组参 与电网一次调频能力提出了更高 的要求 。因 此 ， 有 必要 建 立 超 临 界 火 电机 组 一 次 调 频 能力 研 究 应用 的数 学 模 型 ， 用 来 反 映 了解 当前 国 内超 临 界 火 电机组 一 次 调 频 控 制 的 实 际 过 程 ， 从 而 对 当前 国 内超 临 界火 电机 组 参 与 电 网调 频 的能 力 进 行评估及改善。 1 用 于 电 网一 次 调频研 究 的超 临 界 汽轮机数学模 型 1 ． 1 用 于 电 网 一次 调 频 分 析 的 超 临 界汽 轮 机 数 9 8 华 北 电 力 大 学 学 报 学模型 用 于 电网一 次调频 分 析 的超 临界 汽轮 机 数 学 模 型 本 文称 为双 过 调改 进 模 型 不仅 考 虑 到 高 、 中压缸 之 间 的互 相影 响 ， 而 且还 考 虑 到 中 、 低 压 缸 之间的互相影响， 从而提 出了高 、 中压缸功率同时 过调 的概念 ， 建 立 了 一 种 全 新 的 超 临 界 汽 轮 机 数 学模 型 ， 并 给 出 了 推 导求 解 双 过 调 改 进 模 型 中各 参数的新方法。该双过调改进模 型如 图 1所示。 图中 T P 为高压缸蒸汽容积时间常数 ； T P 为再热 器蒸汽容积时间常数 ； T P 为连通管蒸汽容积时间 常数 ； F 为 高压缸 功率 比 ； F 为 中压 缸功 率 比 ； F 为低 压缸 功率 比 其 中 F F 。 F 1 ； C V为进入 汽 轮 机 的 蒸 汽 流量 ； N M 为 汽 轮 机 转 子 的机 械功 率输 出 ； A 为 高压缸 功率 自然 过调 系数 ； A 为 中压 缸功 率 自然 过调 系数 。 图 1 动 态双 过 调 改 进 汽 轮 机 模 型 Fi g ．1 Do u b l e o v e r r e g u l a t i o n i mp r o v e d d yn a mi c s t e a m t ur b i n e mo de l 1 ． 2 确定 双过 调改进 模 型各参 数 的新方 法 本 文给 出求解 双 过调 改 进模 型 中各参 数 的方 法 如 下所述 。 使 用连 续 性 方 程 ， 蒸 汽 流过 管 道 的 时 间 常 数 为 T K 。 ／ Q。 1 式 中 为 K 毒 去 tO ㈩ d p ＼ ， l 式 中 为蒸 汽流 经 管 道 的时 间 常 数 ， S ； P 。 为不 变 的管道压 力， P a ； Q 。 为流量 ， k g ／ s ； V为管道体积 ， m ； K为由于定温下压力改变而引起 的密度改变 ， s。 ／m 。管道 压力 ， 温度 和流 量 可 以从 机 组 热 平 衡 图中获得 。Y s 为 假 设 管道 是 定 温 时 的 比体 积 ， m ／ k g ； t o 为管 道温度 ， 假设 为 定值 。 汽轮机 的功 率可表 示 为 N G A h 3 式 中 G为蒸 汽 流量 t ／ h ； A h为 等熵焓 降 ， k J ／ k g ； 叼 为汽轮机内效率 。 在 这 3个 变 量 中 ， 我 们 首 先 考 虑 蒸 汽 流 量 G 的变工 况 。根 据 汽轮机 级组 的变工 况原 理 有 G1 G ／ ．／ √P 一 P √T o 4 式 中 G 、 P。 。 、 P g l 、T o 为变 工 况 参数 ；G、 P 。、 P 、 T o 为设 计工 况参 数 蒸 汽 流量 ， t ／ h ； 进 汽压 力 ， P a ； 背压 ， P a ； 进汽 温度 ， ℃ 。忽 略 温 度 的变 化 ， 则 有 G1 G ／ P 一 P √P 一 P 5 式 5 为 弗 袼 尔 公 式 ， 口 J 得 变 工 况 后 的缴 丽 J土 力 2 2 l 2 P 6 变 工况 后 的级后 压力 2 一 2 2 P 7 将 式 7 和式 6 相 比得 P2 1 8 其次 考虑 等熵 焓 降 A h k J ／ k g 的变 工 况 。汽 轮机 蒸汽 流通 部分 的蒸 汽 焓 降等 于 定 流量 工 质所 做 的功 。 因此 ， 假 设 蒸 汽 在 汽 轮 机 蒸 汽 流 动 过 程 中流量没有发生改变 ， 那么针对等熵过程则有 p v c o n s t a n t 9c o n s t a n t L 式 中 V 为蒸 汽 比容 ； k为过 程绝 热指 数 ， 对 于过 热 蒸 汽有 k 1 ． 3 。因此 ， 设计 工况 下 的理 想 比焓 降 可表示 为 R [ 一 ㈢_ ] 10 所 以级组等 熵焓 降 的变化 为 。 t 一 T 。 一 一 将式 8 代 人式 1 1 ， 再忽 略进 汽温 度变化 ， 则 有 k I 2 2 P2 一 P P 1 2 式 第 2期 单 英雷 ， 等 6 6 0 MW 超临界火 电机 组建模与一次调频 b T o ／ { T o 【 1一 p ／ p 。 】 1 3 式 1 3 中 P 。、 P 、 T o 均 是设 计值 ， 且 T o T o ， 则 b 为一常数 ， P 等于 P 或者在某一不大范围内波 动 ] 。在 变工 况 时忽 略级 组效 率 的变 化 ， 则 有 Nl Gl AhI r ／ l N GAh 0 叼 令 ， NI ， G 1则有 f 『 Y ， b { 1 一 l l l P 一 P P P 一 P P 2 1 5 由式 1 5 可 知 ， 只要 知 道 汽 轮 机设 计 工况 的 级 前压 力 、 级 后 压 力 和背 压 这 3个 设 计 值 后 Y ．厂 就是一 个 仅 与 有 关 的 函数 。于 是利 用 Ma t ． 1 a b软件 对 Y， 求 导得 Y 厂 曲线 ， 取 导 函数 曲线 曲率 变化 渐缓 段 的平 均值 作 为 双 过 调 改 进模型的高、 中压缸功率 自然过调系数。 1 ． 3 超 临界 汽轮 机数 学模 型各 参 数 实例计 算 计 算 要 使 用 水 蒸 汽热 力 性 质 表 。假 设 J P ， 和 P 最小 压力 区间 的界 限 ， 包 含管 道 压 力 。 和 是 对应 P 和 P。 的 比体 积 。K可 以写 成下 式 K 二 f f 1 6 P 2一P l l 各种温度下的不同压力下对应不 同比休积可 以从 水 和水 蒸 汽热力 性 质 表 格 中查 到 。而 管 道 的 温 度在 表格 中可能不 能 在 水 和水 蒸 汽热 力 性 质 直 接查 到 。通 常用 线性 插 值 法 来 获 得 比体 积 。再 用 式 2 和式 1 6 就 能计 算 出汽 室 ， 再 热 器 和 中 、 低 压缸 连 接管 道 的时 间常 数 。 汽 机模 型 功 率 系 数 也 是 一 个 非 常 重 要 的 参 数。这些系数决定了每个汽缸的功率份额。假设 功率 总额 数 为 1 ， 则 有 FH PF I PFL P1 1 7 为了确定每个功率 系数的确定值 ， 定义 2个 中 间参数 F L P ／ F H PP L P ／ PH P O l 1 1 8 F I P ／ F H P P I P ／ P H PO l 2 1 9 式 中 P 、 P P 是 高 、 中 、 低 压 缸 的 功 率 ， 为 了 计 算 汽机 功 率 ， 要 从 热 平 衡 图 中找 出 每个 阶 段 的 焓值 和流 量 。每个 汽 轮机 缸 的功率 为 P ∑Q ik h h o u tk 2 0 式中 P 是某个汽机缸的功率 ， k J ／ s ； k是在该阶段 排 汽指数 ； Q 是 流量 ， k g ／ s ； h 是 入 口焓值 ； 是 出 口焓值 ， k J ／ k g 。综 合 得 式 1 7 、 1 8 和 1 9 可 以 得 FH P 1 ／1 】 2 2 1 FI P O t 2 ／ 1 ．o ／ ， 2 2 F L p 1 ／ 1 ， 2 3 因此 ， 汽轮 机 的模 型参 数 能 够被 计 算 出来 ， 且 推 导 出来 的汽轮 机功 率 是 各小 部 分 汽 轮机 做 功 的 总 和 。 由于在 实 际 过 程 中管 道 的绝 热 性 能 较 好 ， 在 工程 允许 范 围 内 ， 汽 轮 机 中蒸 汽做 功 的热 力 学 过 程可 以看 成是 等熵 和无 机械 损耗 的。 下 面 给 出模 型参 数 的计算 步 骤 。 1 ． 3 ． 1 汽室 汽室在控制 阀和高压缸之间 ， 由 4个 圆管形 小 汽 室组成 ， 平 均半 径 r 为 0 ． 1 6 2 IT I ， 平均 长度 h 为 4 ． 6 2 4 m。 由热平 衡 图数据 和式 1 6 可得 K s c 1 ／ 0 ． 0 1 3 21 ／ 0 ． 0 1 3 8 ／ 2 [ 2 52 4 1 0 ] 3 ． 5 5 7 7 51 0 一 m 汽 室体 积 为 Vs c 4,r r h r 2 4 r4． 6 2 4 0．1 6 2 1 ． 52 4 由式 1 得 汽室 时间 常数 为 T s c Ps c V s c Ks c ／ Qs c2 4 ． 21 0 。 1 ． 5 2 4 x 3 ． 5 ／ 1 8 7 9 5 0 0 ／ 3 6 0 0 0 ． 2 9 6 7 9 7 1 ． 3 ． 2再 热器 再 热器 位 于 高 压 缸 和 中 压 缸 之 间 ， 由架 设 在 锅 炉 内的高 再 和低再 管 路 组成 。低 再 由 3组 管路 组成 ， 高 再 由 1组 管 路 组 成 。平 均 每 组 受 热 面 积 日 为 1 0 1 ． 2 5 n l ， 管 路半 径 r 为 0 ． 6 n l 。在 再 热 器 管路 中 ， 汽 温从 3 1 8 ． 3℃ 升 到 5 6 6℃ ， 因此 温 度 不是 定值 ， 不 能直 接 利 用热 平 衡 数 据 。尽管 如 此 ， 使用 平均 温 度也 能近 似 得 出 时 间常 数 。平 均 温度 为 t 5 6 63 1 8 ． 3 ／ 2 4 4 2 ． 1 5 从式 1 6 得 2 R H 3 ．3 4 9 9 4 1 0 m 再热 器管 道 的体 积 可 以乘 上 一个 修 正 系 数加 1 O 0 华 北 电 力 大 学 学 报 以修正 ， 忽略管道之间的空隙， 则管道的近似体积 为 4 x 2 3 81 ． 5l 由式 1 得再热器时间常数为 TR H 1 2． 21 31 5 1 ． 3 ． 3 连 接管 道 在 中压缸 和低 压缸 之 间 的连 接 管路 是 一个 简 单的蒸气通过管道 ， 其长度 为 6 ． 7 3 m， 平均半 径 r 为 0 ． 6 9 1T I 。由热平衡数据并由式 1 6 得 2 Kc o 3． 3 51 33 1 0 m 管 道体积 为 V c 0 盯 r 2 9 ．9 4 3 由 1 式得时间常数 Tc o 0 ． 0 9 7 31 1 1 ． 3 ． 4功率 系数 功率系数的确定需要计算各个 汽轮机部分所 做的功。因此 ， 由热平衡图数据和式 2 0 能够计 算热功量 ， 高压缸所做功量为 P ∑Q k h h o u tk [ 1 8 7 9 5 0 0 3 3 9 8 ． 83 0 9 4 ． 7 1 8 7 9 5 0 01 3 2 6 0 8 3 0 9 4 ． 72 9 9 5 ． 5 ] 3 6 0 0 2 0 6 9 0 2 ． 1 k J ／ s 同样 ， 可得 中 、 低压 缸所做 功量 PI P 1 6 7 9 2 9 ． 4 k J ／ s ； PL P 2 5 6 8 8 5 ． 8 k J ／ s 则功率系数由式 1 7 ～ 1 9 能被计算出来 FH P 0 ． 3 2 7 5 2 3； FI P 0 ． 26 5 8 3； FL P 0 ． 4 06 6 4 7 1 ． 3 ． 5 计算 中 ， 轴封 蒸汽 已经被 忽 略 。 过 调系数 汽 轮机 设计 工况 的级 后 压力 ， 级 前 压力 ， 背 压 分别为 P 2 4 ． 5 4 31 0 P a ， P 0 2 4 ． 21 0 。P a ， P P 将 高压 缸所 有级 组视 为 级后 ， 其 级后 压 力 即 为 背压 ， 1 ． 3 。将 P 。 、 P 、 k代 入 式 1 1 得 ， b 0 ． 6 8 。当这 些数 据确定 后 ， Y -厂 仅是 的 函 数 ， 利用 Ma t l a b软件 对 Y 求 导 ， 得 导 函 数 图 如 图 2所 示 。 测 籁 曲 图 2 Y 厂 数值 曲线 F i g ． 2 Y ， N u me r i c a l c u r v e 由导 函数 图像 可 知 ， 导 函数 在 [ 0 ． 3 1 ． 0 ] 区 间上变 化缓 慢 ， 于是 取 该 区 间 段 导 函 数 值 的平 均 值 作 为高压 缸功 率 自然 过调 系数 。计 算 可得 到该 区间段导函数值的平均值 A 1 ． 1 6 3 5 。同理 ， 利 用 相 同的计 算过 程可 以得 出 中压 缸功 率 自然过 调 系数 A 1 ． 4 5 8 7 。 其余工况所 有参数 求解过 程 同以上 过程一 致 ， 在此不 再赘 述 ， 各 工 况参 数 计 算结 果 如 表 1所 示 。 1 ． 4 3种 模型 的仿 真试验 对 比 通过本 文 计 算 可 知 ， 双 过 调 改 进模 型 各 不 同 工况仿真参数如表 1所示。由文献 [ 7 ] 可知经典 再热汽轮机 的数学模型和单过调改进模型仿真参 数 如表 2所 示 。利 用 S i m u l i n k软 件 进 行 仿 真 实 验 ， 得 出仿 真结 果如 图 3所 示 。 由图 3 5种不 同模 型 的阶跃 响应 仿 真 结 果 可 知 ， 双 过 调 改 进 模 型 与 单 过调改 进 型 和 经 典模 型 相 比 ， 输 出功 率 响 应 速 度有了一定程度提高， 更加接近现场试验结果， 表 明了建立 模 型的正 确性 及 有 效性 。其 输 出功 率 响 应 速度较 快 ， 电 网一 次 调频 强 ， 可 以提 高 电力 系 统 稳定计算 的可信度。 表 1 动态双过调改进模型 的仿真参数 Ta b ．1 Do u b l e o v e r r e g u l a t i o n i mpr o v e d d y na mi c mo de l s i mul a t i o n pa r a me t e r s 第 2期 单英雷 ， 等 6 6 0 MW 超 临界火 电机组建模与一次调频 1 O 1 表 2 经典汽轮机数学模型和单 过调 改进模型仿真参数 Ta b． 2 Cl a s s i c a l t u r bi n e ma t he ma t i c a l mo de l a nd s i ng l e o v e r r e g ul a t i o n i mpr o ve d mo de l s i mul a t i o n pa r a me t e r s e 褥 罚 嘏 一单 过调改进塑输 出功率阶跃响应 曲线 图 3不 同模 型 的 阶跃 响 应 Fi g ． 3 Di f f e r e n t mo d e l s o f s t e p r e s po n s e 2 用 于 电 网一 次调 频研 究 的超 临界 锅炉及机组控制 系统模 型 2 ． 1 超 临界 直流 锅炉 模型 参考文献[ 8 ] ， 依据机理建模方法 建立 了用 于 电 网 一 次 调 频 研 究 的超 临 界 锅 炉 模 型 ， 如 图 4 所示 。利 用某 6 6 0 M W 超 临 界锅 炉 的 工 况设 计 数 据对该 直 流锅 炉模 型不 同工 况 各参 数 进 行 实例 计 算求解 ， 可得 超 临界 直 流 锅 炉模 型 不 同工 况 的模 型参数 计 算结 果表 3所示 。 表 3 超临界 直流锅炉模 型不同工况的模型参数计算 结果 Ta b． 3 Di f f e r e n t c o n di t i o n s p a r a me t e r s c a l c u l a t e d r e s u l t s o f o nc e t hr o ug h bo i l e r d y n a mi c ma t he ma t i c a l mod e l 图 4 直 流 锅 炉 蒸 汽 压 力 及 流 速 模 型 F i g ． 4 S t e a m pr e s s ur e a n d flo w r a t e mo d e l 2 ． 2 超 临 界机 组控 制 系统模 型 通过 调查 超 临 界 直 流 锅 炉 电厂 ， 控 制 系 统 广 泛采用间接能量平衡机炉协调控制。具体的控制 系统 模 型如 图 5所 示 。 3 仿真试验结果及分析 死 区特性 函数及 机 组 滑 压 运 行 曲线 如 图 6 、 7 所示 。 3 。 1 稳 定工 况 随机频 率偏 差 一次调 频仿 真试 验 选 择 7 5 ％T HA、 5 0 ％ T HA 2个 工 况 进 行 随 机 频率偏差一次调频仿真实验 ， 所得一次调频仿真 实验结 果 如 图 8 、 图 9所示 。 3 ． 2 变 工况 随机 频 率偏差 一次 调频 仿真 试验 选择 7 5 ％T H A、 5 0 ％ T H A 2个 工 况 A G C动 作 涨负荷 以及 7 5 ％T H A、 1 0 0 ％T H A 2个 工况 A G C 动作降负荷 时的随机频 率偏 差一次 调频仿 真实 验 ， 所 得 一 次 调 频 仿 真 实 验 结 果 如 图 1 O～1 3所 示 。 1 O 2 华 北 电 力 大 学 学 报 2 0 1 5正 图 5 超 临界 机 组 控 制 系统 模 型 F i g ． 5 S u pe r c r i t i c a l u ni t c o nt r o l s y s t e m mo d e l A g Hz -------- ----- O 0 5 -01 ． 0 0 3 3 ／ ／ ／ 0 0 3 3 0 1 ．O 0 5 图 6死 区特 性 函数 F i g ． 6 De a d z o n e c ha r a c t e r i s t i c f un c t i o n 暑 1．0 R 最。 一3 蟠 0 3 0 9 发电机输出功率／ p U 图 7机 组 滑 压 运 行 曲 线 Fi g ． 7 S l i d i n g p r e s s u r e o p e r a t i o n c u r v e o f S up e r c r i t i c a l u n i t 仿真时间／ s 图 8 7 5 ％THA工 况随 机 频 率 偏 差 输 出功 率及 主 蒸 汽 压 力响 应 曲线 F i g ． 8 75％THA c o nd i t i o n t ur b i n e p o we r a n d ma i n s t e a m p r e s s u r e s t e p r e s po ns e c ur v e u nd e r r a n d o m s i g na l o f fre q u e nc y d e v i a t i o n 仿真时间／ s 图 9 5 0 ％ T HA 工 况 随 机 频 率 偏 差 输 出功 率 及 主 蒸 汽 压 力响 应 曲线 Fi g ． 9 5 0％THA c o nd i t i o n t u r bi n e p o we r a nd ma i n s t e a m pr es s u r e s t e p r e s p o n s e c u r v e un de r r a n d o m s i g n a l o fe q u e nc y de v i a t i o n 褂 雷 丑 挥 图 1 0 5 0 ％T H A工况 A G C涨 负荷 随机频 率偏 差输 出 功 率 响 应 曲线 Fi g ．1 0 5 0％THA c o n di t i o n p o we r r e s p o n s e c u r v e un de r AGC l o a d r i s e a nd r a n do me qu e n c y d e v i a t i o n s i g na l N 罩槲 嚣弱l d 『 褂 茁辑 ． 幽 糕州 N 摹褂 暴埋 j d ／ 槲督田解 ． 长蛆 糕 第 2期 单 英雷 ， 等 6 6 0 MW 超临界火 电机 组建模与一次调频 1 0 3 e 褂 ．| 了 辞 椭 理 褥 窭 埋 图 1 1 7 5 ％T HA工况 A G C涨 负荷 随机频 率偏 差输 出 功 率 响 应 曲线 F i g ．1 1 7 5％THA c o n di t i o n p o we r r e s po n s e c u r v e un de r AGC l o a d r i s e a nd r a n d o m fre q u e nc y de v i a t i o n s i g ha l 等 e 静 茁 癣 等 稃 雷 蔼 辑 仿 真时间／ s 图 1 2 1 0 0 ％T H A工况 A G C降 负荷 随机 频率偏 差输 出功 率 响 应 曲线 Fi g ．1 2 1 0 0％THA c o nd i t i o n p o we r r e s p o ns e c u r v e un d e r AGC l o a d d o wn a n d r a n do m fre qu e nc y de v i a t i o n s i g n a l 图 1 3 7 5 ％ T HA 工 况 AG C 降 负荷 随 机 频 率 偏 差 输 出 功 率 响 应 曲 线 Fi g ．1 3 7 5％THA c o n di t i o n po we r r e s po n s e c u r v e u nd e r AGC l o a d d o wn a n d r a nd o m fre q u e nc y de v i a t i o n s i g na l 由仿 真 实验 可 知 ， 在 随 机频 率 偏 差 信 号 下 稳 定工况 以及变工况条件 的一次调频仿 真实验效果 都良好。这证 明了超临界火 电机组模型适用于一 次调 频研 究 的应用 以及该 超 临 界 火 电机 组模 型 的 有效 性 、 合理 性 。 4 结论 通 过 自建 超 临 界 火 电 机 组 数 学 模 型 ， 利 用 S i m u l i n k软件 开展 了机 组 在 随 机 频 率 偏 差 条 件 下 不 同工 况 的一次 调频 仿 真 研 究 。 由取 得 的仿 真 实 验结果可知 ， 该机组在实验条件下 能够很好 的反 映 目前 超 临 界 单 元 机 组 参 与 电 网 一 次 调 频 的 现 状 ， 响应效果 良好 ， 能够 满 足 电 网对 火 电机 组 一 次 调 频 的要求 。尤其 是文 中提 出 的双 过 调 改进 型 超 临界 汽轮机 模 型 ， 它 使 得 机 组 输 出 功 率 在 扰 动 后 1 S内 的最 初 阶 段 能够 达 到 的 目标 调 整 量 百 分 比得 到 明显提 高 ， 十分 接 近 现场 曲线 ， 在 一定 程 度 上 克 服 了电力 系统 稳定 计 算 中所 使 用 的汽轮 机 模 型存 在严 重 失 真 的 问题 ， 提 高 了 电力 系 统 稳 定 计算的可信度 。 双过 调改 进 型超 临界 汽 轮 机模 型给 出的推 导 求解 过调 系 数 的 新 方 法 ， 利 用 数 学 软 件 简 化 了过 调系 数 的推 导 求 解 过 程 ， 使 过 调 系 数 的推 导 求 解 变得 简 单 ， 便 于 推 广 应 用 。同 时 ， 从 长 远 角 度 出 发 ， 为了克服 的传统 的 P I D控制在动态性能控制 方 面存在 的不 足 ， 可 以利 用 本 机 组 模 型 为平 台 尝试先进 的智能控制 ， 以其获得具有简单算 法 和较 强鲁棒 性 以及 响 应速 度 快 等 良好 动 态 品 质 的控 制器 ， 从 而 实现频 率控 制优 化 。 参考 文献 [1]黄卫剑 ，张 曦，陈世 和 ，等．提高 火 电机 组一 次调 频响应 速度 [ J ] ． 中国 电力 ，2 0 1 1 ，4 4 t 7 3 7 7． [ 2]肖伯 乐．我 国 火 电厂 自动 化 与信 息化 技 术 的进 展 [ J ] ．动力工程学报 ，2 0 1 1 ，3 1 8 6 1 1 6 1 8 ． [ 3]金娜 ， 刘 文颖 ，曹银 利 ，等．大容 量机 组一次 调频 参 数对电网频率特性 的影 响 [ J ] ．电力系统保 护与 控制 ，2 0 1 2 ，4 0 1 9 1 9 5 ． [ 4]翟永杰 ，王舒 ，陈 晓霞．1 0 0 0 MW 超 超临 界机 组 一 次调频应用策略 的研究 与优 化 [ J ] ． 电力科 学与 工 程 ，2 0 1 2，2 8 1 2 3 43 8 ． [ 5]李明 ，林静怀 ，张永树 ，等．基于 MA T L A B ／ S I MU ． L I N K的互联电 网负荷频率控 制建模仿 真研究[ J ] ． 西北 电力技术 ，2 0 0 5 ，3 3 2 1 4 ． 下转 第 1 1 0页 1 1 O 华 北 电 力 大 学 学 报 2 0 1 5正 fil t e r s u p po rt v e c t o r r e g r e s s i o n me t ho d f o r r e l i a bi l i t y p r e d i c t i o n[ J ] ．R e l i a b i l i t y E n g i n e e r i n g＆ S y s t e m S a f e t y ， 2 01 3，1 1 9 1 0 911 6． [9]P e t a r M D j u r i c ，J a y e s h H K o t e c h a ，J i a n q u i Z h a n g ，e t a 1 ．P a r t i c l e fi l t e r i n g[ J ] ．I E E E S i g n a l P r o c e s s i n g M a g a z i n e， 2 0 0 3，2 0 5 1 93 8 ． [ 1 O ]K O N G A，L I U J S ，WO N G W H．S e q u e n t i a l i m p u t a t i o n s a n d B a y e s i a n m i s s i n g d a t a p