一、前言
福建省電力公司調度中心曾抽查華能福州電廠機組的一次調頻性能，得出的結論是：一二期4臺機組的一次調頻性能均達不到省網的要求，普遍存在響應時間不及時、響應幅度太小、響應持續時間不足等缺陷。福建省調要求福州電廠盡快解決控制邏輯、汽輪機機械等方面存在的問題，否則考核電量。為此，福州電廠技術人員積極行動，成立專門優化小組，在跟蹤、觀察、記錄一期機組多項數據的基礎上，擬就了一套邏輯優化方案，并通過試驗驗證優化邏輯及調整參數，逐步提升了一次調頻性能，滿足了電網技術參數的要求。
二、搭設一次調頻功能框架
2.1主機DEH回路的邏輯優化
一次調頻影響值作為一個前饋，加到數字電液調節系統DEH的汽機負荷PID調節器的前方，需要經過比例、積分等耗時運算后才對汽輪機調門產生影響，所以響應電網頻率波動的能力差。福州電廠優化小組將一次調頻影響同時作用于汽機負荷PID調節器的前后回路上(如圖1所示)，配與通過理論計算與在線試驗得出的運算參數，使其在實踐中表現出了良好的一次調頻響應能力。

原來的PID調節器前一次調頻作用力太小，邏輯優化中適當增加了PID調節器前一次調頻影響的權重(提高至約30％)。PID調節器后一次調頻的直接影響，電廠優化邏輯及參數做到了在電網事故后導致的頻率偏差換算過來的轉速偏差超過7r/m時，能夠有15MW 左右負荷變化的貢獻。同時，福州電廠也考慮了機組正常負荷區間一次調頻的作用限制：若機組負荷指令大于340MW,PID調節器后一次調頻影響只為負(“負”指減少汽輪機調門指令使其出力降低，“正”指增加汽輪機調門指令使其出力升高), 避免出現“機組帶 350MW 滿負荷運行，電網周波突降，迫使汽輪機出力提高，甚至提高至 360MW以上”的情況；若發電機負荷在190-340MW范圍內，PID調節器后一次調頻影響可正可負；若發電機負荷在175-190MW范圍內，尸舊調節器后一次調頻影響只為正，避免出現“機組帶175MW以下負荷運行，電網周波突升，迫使汽輪機出力降低，甚至降低至175MW以下”的情況：其他情況下(如汽機沖轉、閥切換、機組低于175MW負荷運行)，PID調節器后一次調頻影響為0。
2.2機組APC協調回路的邏輯優化
一期機組原來的機組APC協調回路中的一次調頻沒有經過調試，也基本不適用于現今的情況，福州電廠優化小組將其完全刪除，在APC的負荷設定值回路加上電網周波變化(取轉速變化)要求的負荷設定值變化量。 APC 回路中的一次調頻功能在機組負荷指令為340MW、190MW、175MW等幾個節點上下的動作特性同DEH類似，但在APC中邏輯相對簡單，因為不需考慮汽機負荷PID調節器前后的作用量等復雜事宜。
三、試驗法優化一次調頻功能
3.1利用仿真機優化一次調頻功能
福州電廠優化小組充分利用華能福州電廠有仿真機的優越條件，在實動試驗前先擬定好一次調頻優化邏輯與參數的框架。此套仿真機不僅可以仿真操作員站畫面，而且軟件模型所使用的邏輯同機組DCS的組態邏輯完全一樣。優化小組將一次調頻邏輯及參數先植入仿真系統中進行一次調頻模擬試驗，并在其上先行優化調整，然后再植入主機的控制器中。結果證明，電廠一期仿真系統擁有較高的仿真效果，在仿真機上驗證后的邏輯參數大約30％以上在實際機組中工作良好。利用仿真機先行調試減少了實動試驗優化的試驗次數及幅度，有效降低了一次調頻試驗對機組的擾動。
3.2實動試驗法優化一次調頻功能
利用機組DCS工程師站模擬電網故障情況，在機組的典型負荷點（從175MW至350MW，間隔25MW為一個負荷點，共8個）上做了大量一次調頻試驗，獲取寶貴的一手數據，不僅實際驗證了各負荷點上邏輯動作的正確性，更做到了一次調頻的精確性。如在250MW這個負荷點上，不僅做電網周波不同幅度突升（2r/m、4r/m、7r/m、1Or/m等）的邏輯參數，也做電網周波不同幅度突降(也是2/m、4r/m、7r/m、10r/m等)的邏輯參數，最終得出的一次調頻優化后的邏輯就相當精準（如對于不同方向的相同程度的頻率變化，主機調門的開啟與關閉的速率及幅度均不相同)。一次調頻的精確性使得其功能滿足了電網的要求，由于沒有過度動作，也保證了機組的穩定安全。
四、一次調頻相關邏輯優化
a.一次調頻動作引發主蒸汽管安全閥動作的邏輯優化。在高負荷區(《290MW) ，系統高周的一次調頻會引發高壓旁路動作。其解決方案是：當主蒸汽壓力(《167MPa)時，一次調頻自動退出；當主蒸汽壓力不高(《167MPa)時，再自動投入。
b.機組APC協調回路的邏輯優化。2臺給煤機帶較高負荷或3臺給煤機帶較低負荷運行，若一次調頻動作使負荷往上或往下，會使給煤機給煤量超限（實際給煤量高于45t/h或小于18t/h) ，導致給煤機自動方式退出、煤主控自動方式退出、協調退成機跟蹤。其解決方案是：一次調頻動作時，限制給煤機的指令上下限為43t/h、20t/h 。這樣，一次調頻動作時，實際的給煤率一般不會超過上限45t/h或下限18t/h，給煤機的自動方式、協調方式就不會退出，一次調頻可完整動作。
c.機組低負荷運行時一次調頻動作引發機組協調振蕩的邏輯優化。在低負荷區(180-190MW附近)，一次調頻有時會引發機組協調振蕩。其解決方案是：調整DHE汽輪機負荷調節PID的參數，使1號機組的低負荷振蕩現象基本解決、2號機組振蕩現象大幅減輕。
d.機組低負荷運行時一次調頻動作引發機組給水調節振蕩的邏輯優化。一次調頻動作幅度大時，主機機前壓力變化較大，汽包壓力變化也大，導致汽包水位出現較大改變(機組低負荷時尤其明顯)，機組出現以下現象：2臺小機開始搶水、其最小流量閥開啟／關閉往復動作、給水調節振蕩發散。福州電廠將最小流量閥開啟作為前饋(微分器)加到小機轉速指令回路中，并給該前饋賦予較大的作用，取得了明顯的效果：即使一次調頻后汽包水位波動大甚至最小流量閥開啟，給水調節回路仍然能夠將水位自動調回零位。
e.其他已解決的技術問題還有：DEH轉速取值邏輯、高低周動作幅度區分、負荷區判斷、一次調頻作用量斜率取值等。
五、優化效果
華能福州電廠一次調頻優化后，經歷了多次福建電網的頻率波動，其調頻功能受到了福建省電力公司調度中心的好評，而且一次調頻動作對自身機組的影響較小。