1、立项背景 当电网事故出现大面积停电时如何尽量快速恢复供电、减少停电时间、缩小停电范围、减少停电负荷，是大容量电网必须面对和解决的问题。传统黑启动电源多为小水电及小型燃机，地处偏远、容量小、接入电压等级低、自启动需要一定的时间，难以满足大面积停电后电网快速恢复的需要。FCB(Fast Cut Back)是指机组在高于某一负荷之上运行时，因内部或外部（电网或线路）故障与电网解列，瞬间甩掉全部对外供电负荷时，根据不同故障原因，分别实现机组快速减出力维持“机组与电网解列自带厂用电运行”、或“停电不停机”、或“停机不停炉（燃煤电厂）”的自动控制功能。 火电厂全厂停电时，机组状态及参数将发生剧烈变化，系统设备的动力电源等都将失去，机组大部分设备处于失控状态，仅仅依靠后备的蓄电池和柴油发电机用来维持主要设备的安全运行，电厂的安全系数大大下降，稍有不慎就可能导致严重的设备损坏。具备FCB功能的机组，能在电网出现故障时，大幅度的提高自身的安全性，同时在FCB实施过程中，也将大幅度提升机组自动控制水平，有利于机组安全稳定。 线路故障时，如燃机电厂具备FCB功能，可减少机组跳闸的次数，实现发电机解列带厂用电，维持发电厂主要设备的安全运行，事故原因一经确认、消除，机组就可以在热态下重新并网和升负荷，由此节省大量时间和能耗，对降低运行成本十分有益，对电网的快速恢复起到非常关键的作用。通过本项目研究，基本解决了大型燃机FCB技术在国内推广困难的难题。 2．主要做法（详细技术内容） 本项目基于提升关键供电区域供电的燃机FCB技术与实践。打破常规的电网恢复依靠小型黑启动电源的方式，让具备FCB功能的机组在电网安全稳定运行及恢复过程中充分发挥作用，大幅提高电网故障时关键区域的供电与故障处理后的系统恢复速度。 机组具备高成功率的FCB功能是其在电网恢复过程中发挥重要作用的基础。目前广东省火力发电机组装机容量较大，短期根据电网需求规划建设具备FCB功能的新建机组不容易实现，最可能的方案是在已投产机组上进行改造实现FCB功能。因此本项目主要研究内容之一就是对常规配置大型燃气机组改造实现FCB功能，并提高FCB功能本身的可靠性，使之成为电网故障中供电以及故障后恢复过程中的可靠启动电源点。 （1）FCB机组建模研究 调研国内外在大型火电机组FCB功能研究上的理论和实践成果，对比分析各种类型机组在电网恢复过程中的数学模型。结合FCB机组的特殊功能及机组在FCB过程中的阶段特性，建立FCB机组在电网恢复过程中的稳态模型和动态模型，动态模型应考虑与FCB功能相关的环节，例如OPC环节、抽气逆止阀门、旁路系统等。 应用数据挖掘技术，建立机组FCB过程主要参数动态模型，获得FCB过程机组主要控制策略及相关控制技术，为机组FCB过程的自动控制提供依据。 （2）FCB过程机组参数动态特性仿真预测 仿真模拟技术与现场试验结果相结合，采用非线性固定边界多段法和集总参数法建立关键设备的动态模型，预测了FCB动作过程机组主要参数的变化情况；在模型校验后，根据机组不同系统热力系统配置，不同参数边界条件，对机组主要参数的变化进行预测，结合机组主要参数运行限制，从而得到机组具备FCB功能对热力系统的最低配置要求及较好的配置要求，为实施FCB功能的机组选择、FCB功能的改造及设计提供依据。 （3）燃机发电机组改造实施FCB功能 研究常规配置机制改造实现FCB功能的技术和工作方法，研究电气系统设备与相关逻辑的改造，研究FCB工况机组控制逻辑与优化，研究工质平衡和能量平衡的控制方法，最终在大型燃机上实现FCB功能。 3．创新亮点 （1）提出汽机大差压轴封控制技术。采用动态前馈控制方法实现了大差压两级降压的轴封系统快速精准调节，杜绝了大负荷变化凝汽器真空降低导致整机跳闸事故的发生。 （2）提出了精准负荷目标的FCB工况下燃机燃料控制技术。通过采用燃料阀位超驰控制方案，实现了FCB工况下燃机快速甩负荷后的稳定控制，解决了快速减燃料时燃机灭火问题。 （3）提出了基于燃料热值校正的FCB工况下燃料转速控制方法，解决了优于燃料发生变动后，燃机快速减负荷后，燃烧不稳定的问题。 （4）提出FCB工况下，基于功率负荷不平衡计算的燃机转速控制方法，实现了FCB工况形式的判断及燃机控制模式选择，实现了转速快速、准确控制。 4．实施应用前后效果（益）情况 目前国内真正具备FCB功能的机组仅有屈指可数的进口机组，并且在实际运行过程中成功率也不高；而国产机组也有个别进行了FCB功能试验，但成功率偏低。因此要想FCB功能机组在电网安全稳定运行及故障中的快速恢复中发挥重要作用，必须在满负荷工况下大幅提高FCB成功的几率。 另一方面，适度改造和完善现役机组和新投产机组的燃机燃烧系统逻辑、机炉协调控制系统逻辑和主要模拟量控制系统逻辑，在目前主流机组上实现FCB功能也具有可行性。 FCB技术在国内火电机组上一直没有得到很好的推广应用。一方面设计规程未对火电机组提出明确的FCB功能的设计要求；另一方面发电企业顾虑快速甩负荷时机组设备的安全和寿命，并不是很积极实现机组的FCB功能；第三，电网运行也并没有从FCB技术对电网安全运行发挥的作用来对发电机组提出FCB功能的要求。 FCB技术研究带来经济效益：（1）机组实现FCB功能，需要投入大量的人力、物力资源。本项目研究的常规设计机组改造实现FCB功能的技术研究，提高FCB功能动作的可靠性，并能大大减少机组实现FCB功能的投资。如果按照国外实现FCB功能的机组设计，通常一台机组在设备投资方面比常规配置机组增加在1500万元以上，本项目的研究成果将至少减少设备投资800万元/台以上。（2）本项目的研究，保证了机组在实现FCB功能时各项试验一次成功，一台机组的改造，减少了的试验费用也将达到100万元以上。（3）机组实现FCB功能后，如果由于电网故障发生FCB，将为FCB功能机组增加供电6小时以上，以一台百万机组计算，多供电量600万千瓦时，给发电企业带来经济效益60万元。（4）根据南方能监局电网调度两个细则规定，每台FCB机组按照0.2万元/万千瓦·月标准补偿补偿容量费，按照480万元每台次补偿黑启动使用费，这也将为发电企业带来经济效益。（5）相比电网中的传统黑启动机组，大型燃机具备容量大，启动时间短等优点，在电网中因布置FCB机组带来的经济效益，可直接表现为系统恢复时间的减少，以及一定时间内增加的发电容量。 5．应用情况 大型LNG机组FCB控制技术，在国家电投集团珠海横琴热电有限公司1、2套机组成功应用后，可以实现外部电网解列后，机组带厂用电运行，随时向电网开展线路空充操作流程，实现电网的快速恢复。另外，珠海横琴热电公司1、2号机组的FCB功能的成功实现，可实现对关键区域--澳门供电的持续可靠性，其经济效益与社会效益影响深远。 6.推广价值及范围 本项目取得的成果可进一步在国家电投的相关电厂中推行，对于今后发电机组的优化运行有重大参考价值，对于加强我国电网建设、提高人民生活水平有着重要的现实意义。本项目具有很好的推广应用前景。