国投哈密发电有限公司 新疆哈密市 839000
高飞
[摘 要] 随着新型清洁能源的推广应用和调峰竞价上网的发展趋势，开发火电机组调峰潜能，提高机组灵活性运行成为火电机组发展的必由之路。以国投哈密发电有限公司超临界机组为例，结合具体试验数据，介绍了火电机组灵活性运行切实可行的逻辑优化的策略应用，并展望了火电机组灵活性运行未来的发展方向。
[关键词] 灵活性运行；深度调峰；DCS；调节系统
前言
国家能源发展“十三五”规划提出，2020年，实现全国风电装机2.2亿kW以上，太阳能发电装机1.1亿kW以上。截至2017年末，我国风电、太阳能发电装机容量已达到2.94亿kW，占全国总装机容量的16.5%。其中，光电装机容量为1.3亿kW，同比增加68.7%。全国新增风电并网容量394万千瓦，全国风电发电量979亿千瓦时，同比增长39%；全国平均风电利用小时数592小时，同比增加124小时；全国弃风电量91亿千瓦时同比减少44亿千瓦时；全国平均弃风率8.5%，弃风率同比下降8个百分点。全国弃风电量和弃风率“双降”。
随着波动性可再生能源的发电比例不断提高，火电机组的运行目标从追求高效节能转变为提升机组深度调峰及快速启停能力，为电网消纳更多的再生能源提供支持。未来,新能源有望成为我国能源发展的主流,加快能源技术创新,挖掘燃煤机组调峰潜力,全面提高系统调峰和新能源消纳能力势必在行,而火电开展灵活性改造亦是延展其生命周期的有效选择。所谓灵活就是使机组具有更快的变负荷速率、更高的负荷调节精度及更好的一次调频性能;所谓深度,就是机组具有更宽的负荷调节范围,负荷下限从原来的45%下调至30%。目前哈密发电热工专业已经完成两台机组灵活性改造前期的逻辑优化及设备三防工作，可以保证机组30%负荷干态运行。在电网深度调峰需求不断加大的情况下，分析研究火电机组灵活性改造时热工逻辑和热工设备“三防”的适应能力及先进策略势在必行。
1 哈密发电热工逻辑及设备现状
哈密发电热工保护自2014年投产以来，不论是控制逻辑还是保护逻辑依然沿用其他电厂，未对现场设备运行情况有针对性的进行优化，且现场热控设备因热工测点故障和逻辑问题造成机组跳机、设备损坏等事故。自2016年提出机组灵活性改造工作后，为了适应机组深度调峰的要求，热工专业与热工院及其他电厂技术人员共同探讨、交流，对哈密发电有限公司逻辑进行了优化，并且根据现场实际情况制定了设备“三防”措施，为同类型机组灵活性改造提供了切实可行的方法，其他电厂均可借助本方法完成公司灵活性改造热工专业的前期工作。
2 热工逻辑优化
现阶段各大电厂常规控制系统设计仅以50%Pe以上连续自动运行为基准，较少设计低负荷下的稳定运行工况；低负荷下机组运行时工艺参数变化大，设备启停频繁、负荷升降幅度大、频率高，给热工保护逻辑带来了严峻考验，既要保证设备故障时正确动作，又要兼顾设备正常运行，还要防止保护误动，且低负荷段设备运行参数已经非常接近保护动作值，这些都必须通过提高热工保护逻辑的可靠性来实现。
哈密发电自2016年开始展开逻辑对标工作，分别对华能、神华、国电等系统内同类型机组逻辑进行比对分析，并结合本厂设备运行特点，制定出了一套符合现场实际情况的逻辑优化方案，优化主线及思路如下：
Ø 主保护优化：
a) 取消单点保护，如无条件，通过增加测点实现；或者与其他相邻测点或相关联保护条件相与。如主机推力瓦温度保护由单点保护改为：工作面或者非工作面任意温度大于120℃与另一温度大于110℃跳闸。
b) 取消坏点保护，对于测点坏质量保护进行筛选，如此测点坏质量后无其他相关测点可以监视类的保护改为“三取三”或者 “二取二”，如有相关测点可监视，则取消坏质量保护。例如：主\再热蒸汽温度取消测点故障跳机。
c) 按照二十五项反措要求对三个或者两个保护测点共用一个取样管路的测点进行技改。我厂#2机组定冷水流量变送器是主保护测点，低于53t/h三取二汽轮机跳闸，目前采用一拖三取样，即三个流量变送器取样管汇总在一根取样管然后接入流量孔板，此安装方式违反《二十五项反措》9.4.3中：保护信号应遵循从测点取样到模件输入全程独立的原则，在测点安全性方面也存在因一点出现泄漏会引起三点同时发生故障而引起保护误动作的可能性。将原流量孔板切割后，重新安装3组取样管路并各加装一次门，实现主保护测点从取样、阀门、管路、仪表、信号全程独立的要求。
d) 对于部分特殊单点保护可增加其他条件判断，例如低压缸鼓风温度保护增加机组负荷判降低保护误动几率
Ø 重要辅机保护
a) 参照主保护优化
b) 重要设备联启开关量保护可增加模拟量判断后相或
c) 查找设备说明书，及咨询设备厂家，挖掘设备潜力，取消不相关保护。
d) 针对6KV、380V电机类设备停止信号增加“三取二”判断，即设备停运信号判据为：设备停反馈、开反馈取反、电流低于定值三者相与。
e) 针对阀门类设备关闭信号可采用设备开反馈消失与关反馈作为判据，但是必须根据实际情况进行分析，部分设备开信号消失可能原因为阀门在关闭过程中卡涩，如不及时停泵会损坏设备，针对此类设备要甄别对待，不可一概而论，否则容易造成事故。
Ø 重要辅机的辅机保护
a) 参照重要辅机保护。
b) 备用设备自动投入逻辑优化，减少人为失误。
Ø DCS光字牌报警优化
a) 光字牌报警画面及逻辑主次分级不清，且报警不够全面，重要主辅机异常时无法及时警告运行人员。将报警分为三类，一类报警：重要主辅机跳闸；二类报警：重要主辅机异常，参数达到报警值；三类报警：次要设备异常；且以颜色区分。
3 热工“三防”措施
热工保护“三误”是指误碰、误整定、误接线。为防止热工专业工作人员在工作中出现“三误”事故，杜绝人员责任误操作事故的发生；同时进一步规范公司热控专业技术工作，提高热工自动化系统可靠性，指导其在系统设计、设备选型、制定技术方案等方面工作，结合南湖电厂的实际情况，特制定以下防热工保护“三误”反事故措施的具体要求。
热工保护的基本配置原则是“既要防止拒动，也要防止误动”。依据《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施导则》，确定原则如下：
（1）必备的主机保护过程开关量信号应采用“三取二”配置。
（2）由过程模拟量输入的保护信号，与保护输出为同一DPU的系统，输入信号经模拟/开关量转换后实现“三取二”配置。
（3）由过程模拟量输入的保护信号，与保护输出为不同DPU的系统，输入信号经模拟/开关量转换后通过硬接线送入保护机柜，实现“三取二”配置。
（4）需经过速率判断等计算，用于保护输出的模拟量信号，应采用“三选中”配置。
（5）保护输入的一次元件、取样管、输入模件均应相互独立。
（6）可选保护应尽可能实现“三取二”或“三取中”，确因测点数量原因无法实现“三取二”时，可采用二取二的形式。
（7）必备保护必须投入，可选保护根据设备特点，按制造厂要求或运行要求，确实需要投入的，须履行审批程序（分子公司批准，集团公司备案）确定。
（8）各种作用于主设备停运的热工保护，必须有防止因单一测点、回路故障而导致保护误动的技术措施。
4 改造效果
经过热工逻辑优化及设备“三防”改造后，2018年哈密电厂设备运行稳定2018年6月28日、8月18日哈密发电有限公司1、2号机组分别完成了灵活性调峰探索试验，实现机组30%负荷时投入协调控制干态运行。
同时从机组控制优化的角度出发，针对试验机组干湿态转换点早、低负荷协调无法投入、控制效果不理想、保护定值不合理、保护设置不合理等问题提出了优化解决方案，实现了机组干态低负荷运行区间的拓展；同时专业技术人员积极咨询行业专家及查阅专业资料，对机组主汽压力设定、给水设定、风量设定、BTU校正函数、中间点温度校正函数、锅炉主控指令函数进行了修改，保证了机组50%~30%负荷段干态协调控制及30%~20%负荷段协调控制下的开旁路试验。过程中协调控制回路、汽温优化回路、压力优化回路、SCR优化回路等实现自动调整，机组主重要辅机设备启动、停运均可随负荷变动进行正常动作，
深度调峰是一个全方位的工作，再对主设备的安全、经济性分析研究的同时，根据需要改进、完善热工控制系统及日常工作规范，加大技术改造力度，对陈旧或不符合现场实际情况的逻辑进行取代，将有利于机组安全、稳定、经济的参与电网调峰，同时由于哈电直流火电利用小时数降低、煤炭价格等影响，哈密发电公司面临严峻的生产经营形势，灵活性改造对哈密公司而言又将是一场新挑战，同时也是一个企业探索降本增效的新路线。
