摘 要：就AGC在寧夏的應用發現的控制指標、相關信號、直接能量平衡、鍋爐微分環節、鍋爐前饋等問題進行了探討。
關鍵詞：直接能量平衡（DEB） 自動發電控制（AGC） 鍋爐前饋 鍋爐微分
自動發電控制（AGC）是保證電網安全經濟運行的重要手段。AGC正�？煽康倪\行，一方面提高了電網的運行水平，保障了用戶電能質量的可靠性，另一方面對電廠的控制系統提出了更高的要求。
目前寧夏電網所轄電網總裝機6000MW左右，自2002年開始，寧夏新建及擴建300MW及以上機組陸續投入AGC運行，目前火電機組已全部投入AGC運行。
1 火電規程及調度控制指標的差異
《火電機組模擬量驗收規程》2006版指出：
直吹式機組，AGC負荷跟隨試驗的負荷指令變化率為1.5%Pe/min，負荷響應時間為小于1.5min，機組的實際功率變化率不小于1.5% Pe/min，機/組的動態功率偏差小于3% Pe/min，機組穩態下功率的允許偏差為1.5% Pe/min。
中貯式機組，AGC負荷跟隨試驗的負荷指令變化率為3%Pe/min，負荷響應時間為小于40smin，機組的實際功率變化率不小于2.5% Pe/min，機/組的動態功率偏差小于3% Pe/min，機組穩態下功率的允許偏差為1.5% Pe/min。
在投入AGC過程中發現，電網方面的要求和火電機組的規程不盡相同，且對機組的控制要求提出了較高的要求，雖然這些要求火電機組也不是不可以達到，但是AGC指令在1小時內10多次（如圖3所示）甚至更高的往復變化對于電廠的鍋爐、汽機等的影響是不可忽視的，更高的要求是以電廠設備的損耗及機組效率相關的，同時有相當一些電網自動控制人員對火電的驗收規程一無所知。這一點說明了電網同電源側的溝通的缺乏，需要協會加強這方面的工作。
2 AGC相關信號
AGC主要由3 部分組成：
l 電網調度中心的能量管理系統（EMS），由調度的自動化部門管理；
l 電廠端的遠方終端單元（RTU），由電廠的電氣分場管理；
l 分散控制系統（DCS），由電廠熱工分場管理。
EMS 與 RTU 之間的信息傳遞通過微波通道實現，目前一般傳輸為數字信號，在RTU內轉化為熱工的標準4-20mA模擬量信號或干接點開關量信號，RTU 與DCS/CCS 之間通常由硬接線連接。
圖1中的前四項為AGC投入的必備信號。先由電廠DCS系統發出“CCS允許投入AGC”（協調已投入且給水已投入的綜合），調度接收到后發出“中調要求投入（切除）AGC”脈沖信號，由DCS記憶后，由電廠運行人員投入AGC控制并發出“AGC已投入”長信號給中調。
在未投入AGC控制以前，按DCS的要求“中調指令（AGC指令）”是應該跟蹤電廠單元機組的實際功率的，火電運行人員在投入之前應當注意AGC指令和當時機組功率的偏差，以保證AGC的正常投入。
除必須的信號之外，在DCS設計時往往設計有機組RB、增閉鎖、減閉鎖、機組迫升、機組迫降等信號，遺憾的是的在傳動測試時，調度對于這些信號很少關注。誠然，這些信號對于調度來講確實無關緊要，但對于火電機組，這些信號恰恰反映了機組的運行狀態及對AGC指令的響應能力。例如，當機組運行于高負荷的定壓工作段，如果額定壓力為16.7MPa，旁路動作為17.2MPa，當機組處于AGC控制之下，由于AGC的頻繁變化（如3圖），加之有時甚至是30%負荷的變化量，很可能出現主汽壓力升高接近旁路動作值，此時機組處于不安全的狀態。為了保證機組的安全，DCS會自動發出負荷減閉鎖的指令，防止主汽壓力進一步升高而引發事故。
這些信號所反映的確實是單元機組的一些基本特點，而調度人員對此可能并不理解。這同上面所說的控制指標一樣，說明了發電廠同電網缺乏溝通和對不同系統特點的相互認同。
3 AGC控制問題
火電機組的控制有協調控制下的汽機組跟隨（CCTF）和鍋爐跟隨（CCBF）兩種方式，AGC控制主要要求的是機組負荷的快速響應。CCTF壓力控制較好而負荷波動較大,因而平種方式不適合AGC投入的要求。而CCBF因為有著良好的負荷控制特點，可以做為AGC投入的首選協調方式，但由于鍋爐蓄熱及高頻的負荷變動，在其投入AGC時需要考慮如何減少主汽壓力的波動，同時減小其它主要參數的波動。
3.1 直接能量平衡（DEB）
如圖2中所示，
熱量信號HR=P1+C（dPd/dt）其中：Pd為汽包壓力，C為鍋爐蓄熱系數。
熱量信號代表單位時間內燃料燃燒傳給鍋爐的熱量。
能量信號BD=（P1/PT）*PT0+（P1/PT）*PT0*K1*d(（P1/PT）*PT0)/dt+K2* dPTo/dt
能量指令由三部分組成：
l （P1/PT）*PT0——BD的主體。在穩態時，PT=PT0，（P1/PT）*PT0等于P1，它代表汽機的即時功率。在過渡過程中，PT≠PT0，（P1/PT）*PT0等于未來達到穩定時的P1值，代表汽機的預期功率。
l （P1/PT）*PT0*K1*d(（P1/PT）*PT0)/dt——代表由于汽機功率的變化在單位時間內鍋爐所需補充的蓄熱。
l K2* dPTo/dt——代表由于壓力定值變化在單位時間內鍋爐所需補充的蓄熱。
DEB 中的熱量信號最快地反映鍋爐燃燒率及蒸發量的變化, 能迅速消除鍋爐內擾；DEB 能量平衡信號能正確快速地反映汽機對鍋爐的能量需求，兩者的偏差信號作為鍋爐主控制器的入口偏差, 動態時響應速度快, 靜態時可消除主汽壓力偏差。但的實際運用中，如何確定鍋爐的蓄熱系數，如何確定兩者動態偏差的幅值是一個較為困難的問題。經過對寧夏境內的火電機組的試驗發現，在保持兩部分的主體P1和（P1/PT）*PT0正常工作的情況下，多數原設計的動態變化率部分產生的作用都很小，它所產生的影響幾乎可以不計。進一步對汽包微分的變化率進行研究，即使是在負荷變化率達到100MW/min的情況下，汽包微分的變化率也十分有限。為了能更有效的利用快速變化的DEB動態部分，將中寧及馬蓮臺電廠的DEB動態變化率部分進行放大，使其在正常的負荷變化率下（1.5%-3%MCR）下能夠有效的反映動態變化情況，但對其所產生的變化量也做了不超過相當于產生0.2MPa偏差輸入的限制。實踐證明，在這樣的改變提高了鍋爐對能量變化的響應速度，提高了對負荷變化帶來壓力變化的適應性，也提高了對煤質變化的響應速度。
另外，火電機組一般在70%-100%負荷下采用定壓方式運行，而機組的負荷同一級壓力P1有著線性的關系，一定P1可以基本上代表著一定的功率。由于這種原因，機組在100%負荷到70%負荷由實際壓力和設定壓力所產生的鍋爐側PID入口偏差會減小。例如：設100%負荷下P1=11MPa，70%負荷P1=8MPa，PT/PT0=1.1，則100%負荷偏差=1.1*11-11=1.1，70%負荷下偏差=1.1*8-8=0.8�？梢钥闯�，在低負荷但為定壓運行時鍋爐的調節速度會有所下降。
3.2 鍋爐主控的微分控制
由于鍋爐是一個大慣性大遲延的對象，如何克服鍋爐的慣性將是協調及AGC控制好壞的關鍵因素。在實際應運中，在鍋爐調節中加入微分環節，不但可以有效的克服鍋爐的慣性，同時對煤質等引起的熱量變化也有著很好的效果。實踐證明，鍋爐主控微分同直接能量平衡信號相互配合可以非常有效的克服20t/h的煤質變化。
3.3 鍋爐主控前饋
前饋控制做為一種對控制對象影響量的估算，在AGC控制中有著重要的作用。圖4中，在控制系統中設計有兩種方式的前饋：
第一種為機組實際指令的前饋，其定義為，機組的給定指令*系數，它所達到的作用是將機組產生的負荷指令在經過限幅、限速后再乘以系數轉化為鍋爐所需要加入的煤量，這一部分所疊加的負荷前饋是主要因素，它將隨著實際負荷指令的變化而不斷變化。
第二部分為AGC指令同實際負荷的偏差對應產生的前饋量或者是糾偏量，在機組AGC不變的情況下，當AGC指令同實際負荷偏差大于某一定值時，將對給煤量進行一定量的糾正；當實際AGC指令變化時，將產生快速的給煤量前饋，這時的前饋量是次要性的，它的主要目的不在于跟隨負荷的變化而改變給煤量，而在于產生一定量的動態變化以盡可能消除鍋爐側的大慣性和大遲延。
如圖4：設AGC指令的變化為20MW，最終的給煤量變化在10t/h ，圖中向上的虛線表示第一種前饋量下給煤量的變化，向下的虛線為第二種前饋給煤量的變化，彎曲的實線是實際給煤量的變化。當指令增加時，汽機快速開大調門，鍋爐蓄熱釋放，負荷快速跟進，如果沒有第二種前饋，主汽壓力由于鍋爐蓄熱的消耗將可能會下降。由于前期給煤量的快速增加，補充了鍋爐蓄熱，從而減小的主汽壓力的變化。當AGC指令減小時，兩種前饋量的變化會快速減小鍋爐蓄熱，防止主汽壓力上升過多。實際運用中，這種控制方式可以有效的消除鍋爐的慣性。
AGC控制是火電機組的一項重要工作，它對電網的安全運行有著重要的作用，但它的運行對電廠的壽命和效率有著很大的影響，如何融合這兩方面的矛盾，要求電廠熱控不斷提高控制水平，一方面保障機組AGC正常投入，另一方面保障機組主要參數的穩定，維護機組安全運行。
作者簡介：
1993年7月畢業于華北電力大學，8月進入寧夏電力試驗研究所（2004年4月更名為寧夏電力科技教育工程院）熱工室工作。十多年來主要從事火力發電廠的熱工控制研究和現場服務，以及計算機應用等工作�，F任寧夏電力科技教育工程院熱工室主任。電話：0951－4911860 1370957329，地址：寧夏銀川黃河東路716號，寧夏電力科技教育工程院 熱工室，郵編：750002，電子郵件：yujianyc@163.com |
