电网频率是电能质量的三大指标之一,维持电网频率的稳定是电力系统运行的重要任务。我国正积极建设特高压输电网同时大力发展风能、太阳能等新能源发电,特高压输电网的直流闭锁隐患和新能源发电的波动性给电网的频率调整带来了新的挑战,火电机组必须更深度地参与电网一次调频。目前全周进汽机组均以高压调门节流为手段实现快速升负荷参与一次调频,正常运行时存在较大的节流损失。随着电网频率稳定性的降低,高压调门节流的幅度必然随之增大,造成了机组运行经济性的下降。因此,如何在满足电网一次调频考核要求下尽量减少由此产生的热力经济损失,已成为当前亟待解决的重大问题。本文以超超临界全周进汽机组为研究对象,建立了一次调频热经济性计算模型,对锅炉侧和汽轮机侧可用于响应一次调频的储能进行了全面分析,对高压调门节流、补汽调节、凝结水节流、高加给水旁路等方式实现一次调频对机组运行经济性的影响进行了比较计算。本文针对传统汽轮机组一次调频仿真模型的缺陷做出改进,所建模型可准确反映出一次调频期间直流锅炉、汽轮机通流部分及回热系统参数的动态变化。基于美国国家仪器公司(NI)图形化仿真软件LabVIEW开发了超超临界机组一次调频仿真试验平台,对高压调门节流、补汽调节、凝结水节流、高加给水旁路等方式实现一次调频的负荷响应能力和动态特性进行仿真研究。本文以江苏某超超临界机组参与电网一次调频的负荷指令历史数据为依据,为减小正常运行时高压调门节流损失同时提升机组在电网发生直流闭锁等大负荷扰动事故下的一次调频性能,针对不同程度的电网频率偏差提出分层级一次调频优化控制策略并基于仿真试验平台对所述控制策略进行验证。