作者：魏守鑫發表日期：2008-6-26

摘要：本文根據聯合循環的運行組合、各種啟動停運運行方式及其聯合循環基本特性，擬定出聯合循環的負荷分配協調控制方案和各種模擬控制的配合關系。并闡述了聯合循環協調控制系統的系統功能和負荷響應能力。
1  前言
    由于聯合循環電站的熱電效率高，燃氣輪機(以下簡稱為燃機)部分啟動速度快，建設周期短，所以目前建設的燃機聯合循環電站越來越多。特別是對白天用電量大，夜間用電量少，晝夜用電量變化很大的經濟并發區，采用燃機聯合循環電站供電更加經濟、方便。為了更好的滿足負荷頻繁變化，使機組即能帶基本負荷又能帶中間負荷和調峰負荷，聯合循環機組必須采用協調控制。
    聯合循環電站要參與民網的調頻，所以聯合循環電站協調控制，應把電網、燃機、余熱鍋爐、汽機及其控制系統看作一個整體，作為一個廣義的調節對象來研究；電網供電中供需雙方(發電方與用電方)之間在負荷響應問題上存在著一定的矛盾。從電網方面來看，要求在保證質量的前提下，機組盡可能迅速、穩定地響應負荷變化；而在機組方面，由于某些內在的原因，往往不能適應大幅度、快睦負荷調度的需要。一般說來，這種能量平衡是通過接入與解列用電設備或增、減發電機l組供電負荷來平衡。 
    聯合循環電站協調控制系統包括燃機控制、余熱鍋爐控制、蒸汽旁路站控制、汽輪發電機(以下簡稱汽機)控制及相關參數的調節。由于聯合循環電站包括多臺發電機供電，所以聯合循環電站的控制相當于一個小電網的控制。作為一個電網的負荷增、減控制，就有可能啟動一臺機或停止一臺發電機。作為聯合循環的協調．控制系統，要滿足多種運行工況，盡可能的擴大機組的可調范圍。當負荷變化超過運行機組的可調范圍時，同樣應用啟動一臺燃機或停止一臺燃機來滿足負荷的需求。
    聯合循環機組的組合方式很多。一臺燃機、一臺余熱鍋爐、一臺汽機組成的聯合循環，簡稱為1+1+l建制；目前建的聯合循環有1+1+1建制；2+2+l建制；3+3+1建
制；4+4+l建制；5+5+1建制；6+6+1建制。不論建制的組合數多少，一種建制均為一個單元機組，對于各個單元機組其運行方式大致基本相同。本文以4+4+1建制循環單元機組控制系統為例，研究其各種運行方式的協調控制方案，在保證機組安全、可靠、經濟、運行的前提下，采用協調控制，使機組快速響應向負荷變化。達到經濟安全運行。
2  聯合循環單元機組的運行方式
    聯合循環單元機組的運行組合型式與機組的建制有關，一般來說聯合循環的建制數越大，聯合循環單元機組的啟動運行組合方式越多，其控制系統越是復雜。   
    聯合循環單元機組的啟動運行方式應包括下列內容：
2．1  聯合循環單元的運行組合   
    根據單元組中主機設備的情況及屯網負荷的要求，單元機組有下列幾種運行組合方式：    
2．1．1  聯合循環單元機組中，全部燃視或部分燃機(剩余的停止)開環運行(汽機不運行)即燃機各自通過獨立的煙囪排氣。   
2．1．2  聯合循環單元機組中，一臺燃氣機或幾臺燃機開環運行，其余的燃機與相應的余熱鍋爐和汽機聯合運行。
2．1．3  聯合循環單元機組中；一臺燃氣機或幾臺燃機開環運行，部分燃機停止運行，其余的燃機與相應的余熱鍋爐和汽機聯合運行。
2．2  聯合循環單元機組的啟、停運行方式
2．2．1  單元機組的啟動方式．
2．2．1．1 開環啟動 
    開環啟動是對燃機而言，是單獨的啟動燃機，開環運行的過程。  
2．2．1．2 聯合啟動
    所謂聯合啟動是指在允許的條件下，余熱鍋爐、汽機隨燃機一起啟動的過程。這里又可分為機組熱態、溫態、冷態（見注1)三種啟動方式。三種啟動方式的不同，主要是根據余熱鍋爐熱應力的變化和汽機熱應力要求，采用不同的控制過程。冷態聯合啟動時，鍋爐煙氣擋扳予先開一角度，快速啟動燃機至滿負荷，然后根據鍋爐的熱應力的要求逐漸開啟煙氣分流擋板。鍋爐啟動后向汽機供氣，并通過蒸汽旁路站來控制機前壓力，滿足汽機啟動熱應力的要求。
2．2．1．3  后續啟動
    后續啟動又可分為兩種情況：（1)燃機已正常運行，然后啟．動余熱鍋爐和汽機；(2)．已經有部分燃機及相應的余熱鍋爐、汽機處于正常的聯合運行，然后啟動未運行的燃機及所對應的余熱鍋爐的過程。這兩種后續啟動，均可分為熱態、溫態、冷態的三種啟動方式。
      *注 1、機組的熱態、溫態、冷態主要是根據汽缸的金屬溫度范圍來定義的。汽輪機的熱態、溫奉、冷態的劃分如下：對中壓，次高壓汽輪機下缸內壁1、2級葉片中間處溫度：
    熱態：350℃以上(大約停機后12小時之內)； 
    溫態：200℃——350℃(大約停機后12—48小時之內)；
    冷態：200℃以下(大約停機后48小時之后)  
    相應的鍋爐大約在停運后的相應時間內，也可稱為鍋爐的熱態、溫態、冷態。
2．2．2  單元機組的停機
    聯合循環單元機組運行停機分為正常停機與事故停機。
2．2．2．1  正常停機
    正常停機是指運行人員根據電網調度指令和電站負荷情況，人為的按需要甩兔荷停掉部分或全部燃機、余熱鍋爐及汽輪機的過程。  
2．2．2．2  事故停機   
    事故停機是指電站機組在正常運行時，由于某種事故或故障所導致的部分燃機或全部燃機、部分余熱鍋爐或，全部余熱鍋爐及汽輪機自動或手動跳閘停機的過程。
2．3  汽機啟動宏觀特性
    圖2．3——1為汽機啟動宏觀特性曲錢。汽機的啟動按定、滑壓過程進行。機組從沖轉、暖機、并網帶負荷，直至50%韻負荷以前為定壓啟動過程。在定壓運行的過程中，即要考慮機組快速啟動，又要兼顧鍋爐壓力迅速升高的特點，盡可能地從啟動至帶50％的負荷的過程中，使蒸汽高效地作功，所以必須設定合理地壓力設定點。圖中A點為汽機并網帶負荷點，A點前從沖轉、暖機、空轉到AB間帶負荷的機前主蒸汽壓力，由汽機蒸汽旁路系統來維持。沖轉后的汽機轉數升速、AB間帶負荷及負荷升速、分步暖機由汽機調速汽門來控制。即調速汽門從沖轉前的零開度，逐漸開啟，到B點全開。BC段為滑壓升負荷特性曲線，在這個區間汽機調速汽門基本全開，隨著鍋爐生產蒸汽量的增加，機前壓力逐漸上升，蒸汽量逐漸增加，汽機負荷隨著汽量的增加而增加。機組滑壓運行，其負荷由50％隨壓力滑升至100％。在這個區間壓力的升高靠蒸汽旁路閥控制。CD段是機組具有尖峰負荷一次調頻能力的超負荷特性區線，在這個區間汽機通過調速汽門最后的調節余度來調壓，定壓升負荷，以使一次調頻靈活可靠。