本發明涉及火力發電機組的自動控制領域，主要適用于全周節流配汽的汽輪機組，尤其是涉及一種切除高壓加熱器汽側閥門參與機組一次調頻加負荷的方法。

背景技術：

由于電能難于大規模存儲，電網需要時刻保持用電和發電之間的平衡，電網頻率是反映這一狀況的重要指標。當用電負荷大于發電負荷時，電網頻率將下降；反之，當發電負荷大于用電負荷時，電網頻率將升高。一次調頻就是指機組直接接受電網頻率的偏差信號，通過改變機組的實際負荷，達到穩定電網頻率的目的，即當電網頻率下降超過一定死區時，增加機組負荷，使得電網頻率升高；當電網頻率上升超過一定死區時，降低機組負荷，使得電網頻率下降。并網運行的發電機組一般都要求具備一次調頻功能，能在一定的幅度范圍內，按照一定的不等率，根據電網頻率的變化快速調整機組負荷。

國內超(超)臨界汽輪發電機組中有較大比例是采用全周進汽節流配汽方式的，由于節流配汽相比調節級噴嘴配汽能提高機組額定工況下的運行效率，今后在大容量火電機組中節流配汽的機組比例還會不斷增加。對于這類機組而言，其最經濟的運行方式是高壓調門全開滑壓運行。但由于調門全開，也即失去了調門繼續開大快速增加機組負荷的能力，如何滿足電網調度對機組一次調頻的性能要求是個很大的問題。尤其在當前特高壓電網和大規模直流輸電的背景下，一旦由于輸電線路故障，造成受電端供電負荷缺失，電網頻率快速下降，需要本地機組快速增加負荷以實現一次調頻功能，故這些節流配汽機組的經濟運行方式和一次調頻能力之間存在較大的矛盾。

國內很多此類機組，為了滿足一次調頻的性能要求，不得不關小高壓調門，采用調門節流運行的方式，犧牲了較大的經濟性，尤其在低負荷下，調門的節流損失更大。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種切除高壓加熱器汽側閥門參與機組一次調頻加負荷的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種切除高壓加熱器汽側閥門參與機組一次調頻加負荷的方法，該方法保持高壓調門全開的經濟運行方式，在電網頻率下降到設定閾值時通過切除高壓加熱器汽側閥門，釋放出高壓加熱器抽汽的蓄能，實現一次調頻快速加負荷功能。

該方法具體包括以下步驟:

1)機組按照高壓調門全開滑壓方式運行，高壓加熱器正常投運；

2)當電網頻率下降到設定閾值時，觸發高壓加熱器切除指令，關閉至少一臺高壓加熱器；

3)同時也相應增加鍋爐主控指令，增加鍋爐燃煤、給水及風量，增加鍋爐出力；

4)關閉指令發出設定時間后，關閉的高壓加熱器的抽汽回到高中壓缸內做功，機組負荷快速增加，實現一次調頻加負荷功能；

5)電網頻率恢復后，再次投用關閉的高壓加熱器，機組恢復至原先的經濟運行方式。

當電網頻率下降到設定閾值時，觸發高壓加熱器切除指令，關閉三臺高壓加熱器。

關閉高壓加熱器的汽側抽汽電動門和逆止門，同時保持高壓加熱器給水進出口門開啟狀態。

對于順序閥配汽的汽輪機組，采用該方法，在電網頻率下降到設定閾值時，觸發切除高壓加熱器汽側閥門來參與一次調頻，可以作為原先一次調頻功能的一種補充。

與現有技術相比，本發明方法能保持高壓調門全開的經濟運行方式，在電網頻率下降到一定程度時通過切除高壓加熱器汽側閥門，釋放出高壓加熱器抽汽的蓄能，實現一次調頻快速加負荷功能。這樣既能實現經濟運行，又能滿足一次調頻要求，這對數量眾多的節流配汽機組來說意義重大，將進一步推動火電機組的節能減排。

附圖說明

圖1為切除一列高壓加熱器后機組負荷變化情況圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

對于全周進汽節流配汽的汽輪機組，最經濟的運行方式是高壓調門全開滑壓運行，但失去了高壓調門快速加負荷的能力。當電網頻率下降需要快速增加機組出力時，只能考慮其他方式。高壓加熱器屬于汽輪機熱力循環的回熱系統，從高、中壓缸抽出部分蒸汽來加熱給水，減少冷源損失，從而提高熱力循環效率。當需要一次調頻加負荷時，可以利用高壓加熱器回熱系統的抽汽蓄能，關閉高壓加熱器汽側閥門，使得原先至高壓加熱器的抽汽回到高、中壓缸繼續做功，從而能夠較快的增加機組負荷。當然，切除高壓加熱器回熱系統也會影響機組循環效率，但一次調頻動作需要切除高壓加熱器的機會很少，一般情況下不需要切除高壓加熱器，而高壓調門能始終維持全開滑壓運行，從而能夠顯著提高機組運行經濟性。

一般情況下機組配置有三個高壓加熱器、一個除氧器和4個低壓加熱器，按照熱力參數從高到低分別編號為#1、#2和#3高壓加熱器，部分大型火電機組布置有雙列高壓加熱器。

通過切除高壓加熱器汽側閥門實現一次調頻加負荷的具體實施步驟如下：

機組按照高壓調門全開滑壓方式運行，高壓加熱器正常投運；

當電網頻率下降超過一定程度時，觸發高壓加熱器切除指令，關閉三臺高壓加熱器的汽側抽汽電動門和逆止門，同時保持高壓加熱器給水進出口門開啟狀態；

同時也相應增加鍋爐主控指令，增加鍋爐燃煤、給水及風量，增加鍋爐出力；

關閉指令發出一定時間后，三臺高壓加熱器的抽汽回到高中壓缸內做功，機組負荷快速增加，實現一次調頻加負荷功能；

電網頻率恢復后，運行人員再次投用三臺高壓加熱器，機組恢復至原先的經濟運行方式。

另外，對于順序閥配汽的汽輪機組，作為原先一次調頻能力的一種補充，也可以采用此種方法，在電網頻率下降到一定程度時，觸發切除高壓加熱器汽側閥門來參與一次調頻。

具體實施例

對于某一臺1000MW超超臨界汽輪機組，平時采用高壓調門全開滑壓運行的經濟方式，根據其熱平衡圖可計算出高壓加熱器的抽汽蓄能，詳見下表1。

表1 1000MW機組高壓加熱器切除負荷增加理論計算量

從表1中可知，在機組額定負荷下，全部切除高壓加熱器理論上可以增加機組出力131.5MW。該1000MW采用高壓加熱器雙列布置方式，可以只切除一列高壓加熱器，則在額定負荷下理論上可以增加一半出力，即增加75.7MW。

通過切除高壓加熱器汽側閥門參與一次調頻加負荷的具體步驟如下：

當電網頻率下降超過一定程度時，邏輯自動判斷出大頻差信號，發出切除高壓加熱器指令；

該指令分別送至#1高壓加熱器A側抽汽電動門和#1高壓加熱器A側抽汽逆止門；

同時該指令也送至#2高壓加熱器A側抽汽電動門和#2高壓加熱器A側抽汽逆止門；

同時該指令也送至#3高壓加熱器A側抽汽電動門和#3高壓加熱器A側抽汽逆止門；

同時也有指令送至鍋爐主控，相應增加鍋爐給水、燃煤和送風量，增加鍋爐出力，以彌補機組蓄能利用；

上述高壓加熱器汽側閥門開始關閉，隨之進入汽輪機高中壓缸做功蒸汽量增加，機組負荷增加，實現一次調頻加負荷功能；

當電網頻率恢復正常后(一般需要幾分鐘時間)，由運行人員逐漸投運三臺A列高壓加熱器，恢復機組正常運行方式。

切除一列高壓加熱器汽側參與一次調頻的試驗參數詳見圖1。切除試驗在負荷870MW時進行，當開始發出切除一列高壓加熱器指令后，約26秒左右負荷開始響應，60秒時負荷能增加26MW，約三分鐘左右負荷達到峰值，最大能增加負荷44MW。

切除高壓加熱器所帶來的負荷增量比理論計算值要小，這主要由于切除高壓加熱器后，會增加再熱壓力，部分蓄能體現在提高再熱壓力，另外也會增加后續加熱器的抽汽壓力，從而增加后續加熱器抽汽量增加。在切除高壓加熱器后，也要關注給水溫度變化對高壓加熱器設備、給水管道、乃至鍋爐省煤器等設備帶來一定的應力影響和壽命損耗。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。