伊拉克巴士拉650MW燃机联合循环扩建项目负荷控制策略

李彩芬

（西安兴仪科技股份有限公司，陕西 西安 710000）

1 概述

负荷控制中心是协调系统的上位运算单元，其基本任务是生成系统负荷执行指令，统一指挥各子系统同步实施调节，保证机组安全、经济运行。联合循环机组协调负荷控制中心主要由旁路烟囱烟气挡板门控制单元、目标负荷单元、负荷指令迫降单元、限速单元、限幅单元、一次调频量补偿单元、RUNBACK、逻辑控制单元等组成。在燃气联合循环运行模式下：旁路烟囱烟气挡板门全开、燃机与余热机组联合运行、主烟囱排烟的运行方式为燃气联合循环运行模式。燃气联合循环运行模式时，燃机发电机组、余热锅炉、汽机发电机组是一个控制的整体。燃机发电机组是主被控对象，余热机组为随动被控对象，汽机发电机组滑压运行。在燃气联合循环运行模式下：（1）并网前燃机本机控制启动，同期并网；（2）并网后可投入ALR（电厂运行人员的负荷指令）负荷控制；（3）余热锅炉升温、升压；（4）DEH本机控制汽轮机组启动，同期并网；（5）汽轮发电机组并网后，可在ALR（电厂运行人员的负荷指令）方式下，随燃机负荷调整， 汽轮发电机组滑压调整负荷；（6）30%燃机额定负荷后，可在ALR方式下或投入ADS网调控制，调整燃机-汽轮发电机组至满负荷运行。

2 CCS模式投切

2.1 燃机CCS投切

对于2台燃机分别设计一组燃机CCS投/切按钮，运行人员可在HMI上手动操作燃机CCS投入/切除按钮，并确认。当操作投入按钮并确认后DCS系统发出燃机CCS投入请求信号至燃机；当DCS接收到燃机在远控方式信号时，则该台燃机进入CCS模式。 燃机CCS切除条件：（1）燃机负荷小于30%或坏质量；（2）燃机RB(来自余热锅炉)。

2.2 机组CCS投切

HMI上设计一组CCS投/切按钮，运行人员可在HMI上手动操作CCS投入/切除按钮，并确认。

机组CCS切除条件：（1）2台燃机均退出CCS模式；（2）汽机负荷大于30%；（3）汽机发电机功率坏质量。

3 AGC模式投切

协调系统的负荷指令来自两个方面：一是本机设定的ALR指令，一是网调下达的ADS指令。两指令受系统逻辑控制，由目标负荷切换器T1分选。当判定机组状态为AGC方式时，目标负荷切换器T1激励，选通网调来的ADS指令；非AGC方式时，目标负荷切换器T1失励，选通本机运行员设定的ALR指令。经目标负荷切换器选通输出的系统目标负荷指令称为ULD1。

系统负荷指令ULD1往往是表达网调（AGC方式）或运行员(ALR方式)负荷变化意志的阶跃变化量。要成为机组可以执行的负荷指令，需经负荷变化率限制，将其转化成机组能够承受的缓变、平滑信号。系统负荷变化率是按机组当前出力能力由运行员手动或自动设定的。经最大负荷变化率限制输出的系统目标负荷指令称为ULD2。

3.1 AGC投切

当具备AGC投入条件时，运行人员可在HMI上手动操作AGC投入/切除按钮，并确认。

AGC切除条件：（1）AGC负荷指令坏质量；（2）机组不在CCS模式；（3）AGC故障；（4）机组总功率与AGC负荷指令偏差大于10%。

3.2 负荷进行/保持

当机组在CCS模式时，运行人员可在HMI上手动操作负荷进行/保持按钮，并确认。

当机组刚投入AGC模式时，自动进入负荷进行；当机组CCS模式退出时，进入负荷保持。

4 一次调频

一次调频补偿作用是将机组转速信号经函数转换生成有死区和限幅的折线函数信号。当转速信号在一次调频死区范围内时，一次调频补偿信号为零；转速信号超越一次调频死区范围后，回路按一定斜率生成一次调频补偿信号；转速信号超越一次调频限幅范围时，一次调频补偿信号保持上或下限幅值不变。当机组在AGC模式时，运行人员可在HMI上手动操作一次调频投入/切除按钮，并确认。

一次调频切除条件：（1）机组总负荷小于70%；（2）AGC已切除；（3）发电机频率坏质量。

5 机组负荷设定

5.1 负荷上下限设定

负荷上限设定：当CCS投入时，负荷上限设定值由运行人员在操作画面手动设定，而当CCS退出时，负荷上限设定值则跟着当前机组负荷加上20MW(限制值的宽度可以调试时设定)。

负荷下限设定：当CCS投入时，负荷下限设定值由运行人员在操作画面手动设定，而当CCS退出时，负荷下限设定值则跟着当前机组负荷减去20MW(限制值的宽度可以调试时设定)。

5.2 负荷变化率设定

当机组CCS模式时，运行人员可以手动设定负荷速率，非CCS模式时，机组负荷速率按照5MW/min(即0.083MW/s）进行。

5.3 目标负荷指令

当机组在CCS模式并且非AGC模式，机组的目标负荷指令通过负荷设定M/A站进行设定。

当机组不在CCS模式时，机组目标负荷指令跟踪机组实际总负荷。当AGC投入时，负荷设定M/A进入自动状态，机组目标负荷指令等于AGC负荷指令与一次调频量之和。

机组目标负荷指令经过负荷变化率及负荷限制得到的最终机组目标负荷指令。

6 机组负荷控制

联合循环机组的负荷控制，主要是由燃机控制系统来实现。汽机负荷跟随。在本控制系统中，当机组投入CCS模式时，燃机负荷指令通过一个变参数PID调节器实现，此PID的过程值PV是机组总功率，设定值SP是机组目标负荷指令，PID调节器的比例系数Kp是根据投入CCS模式模式的燃机台数可调的（当两台燃机均在CCS模式时，Kp值减小；当仅有一台燃机在CCS模式时，Kp值增大）。当退出CCS模式时，PID的输出跟踪总负荷与汽机负荷差值。

PID调节器输出值为2台燃机的负荷指令，此负荷指令的平均值加上偏置BIAS后输出给1号燃机实际负荷指令M/A操作站，并通过M/A站输出至燃机实际负荷指令通道；此负荷指令的平均值减去偏置BIAS后输出给2号燃机实际负荷指令M/A操作站，并通过M/A站输出至燃机实际负荷指令通道。

燃机负荷偏置：当2台燃机均在CCS方式时，运行人员可以手动设置BIAS；当仅有1台燃机处于CCS模式时，BIAS强制跟踪2台燃机输出指令差值的平均值。

燃机实际负荷指令M/A操作站（1号燃机和2号燃机相同）：当燃机不在远控方式时，此M/A操作站输出跟踪燃机实际负荷；当燃机在远控方式且机组未投入CCS模式时，运行人员可通过M/A操作站手动设定负荷指令至燃机；当机组燃机投入CCS模式且机组也投入CCS模式时，此M/A操作站进入自动状态，接收经平衡器处理后燃机实际目标负荷指令。

7 燃机增减负荷

对于每台燃机分别设置一个燃机增减负荷按钮，在非CCS模式时运行人员可以手动操作负荷增减。当主汽温大于538℃或者高压过热器出口温度大于等于482℃，延时30分钟，DCS发出减负荷指令至燃机。

8 DCS与AGC接口信号

DCS与AGC接口信号：（1）AGC负荷指令(AI)；（2）AGC负荷指令返回值(AO)；（3）机组总负荷(AO)；（4）AGC请求投入信号(DI)；（5）AGC故障(DI)；（6）AGC许可(DO)；（7）AGC已投入(DO)。