目前,我国电力结构中,风电、光伏发电所占比重不断上升,长距离特高压输电的快速发展,都对电网的安全运行提出了更高要求。在“两个细则”的指导下,各区域电网安全运行及辅助服务政策日趋严格,以应对新形势下的网、源协调问题。其中,传统的火电机组在调峰、调频等方面发挥着重要的作用。而智能电网的发展也为火电机组一次调频提出了更大挑战,拥有更灵活的调节空间及稳定效率是未来智能电网发展的基本要求。因此,提升火电机组一次调频能力意义重大。当前电力结构中,参与电网一次调频功能的机组以火电机组为主。火电机组的一次调频功能主要通过机组的蓄热能力实现。超临界机组尽管具有运行参数高、性能优越等优点,但相对于汽包炉,直流炉的蓄热能力有限。目前,我国现有火电机组中超临界机组占有较大比重,仅66万～100万千瓦超临界发电机组总装机就己超过1亿千瓦。因此,如何挖掘超临界机组的一次调频能力具有重要意义。本文采用一次调频裕量作为一个新的一次调频性能评价指标,即机组在各个工况下的可提供的最大瞬时出力。基于某电厂超临界机组的锅炉、汽轮机的结构数据、设计数据和历史运行数据,构建了相应的数学模型,通过Siimulink软件对模型进行仿真计算,计算并挖掘一次调频裕量。在相关设计工况下,进行了高压调节阀门开度阶跃试验。结果显示机组负荷越高,阀门阶跃对蒸汽压力影响越大,对蒸汽温度影响越小。通过约束主蒸汽温度和压力以及分离器出口温度和压力求出了三种工况下的阀门阶跃范围。通过仿真求出了对应的一次调频裕量,构建了机组一次调频裕量三维计算曲面图以及数值计算表达式,为机组的一次调频控制策略调整提供了定量的参考。针对机组一次调频裕量的提升,进行了相关探索。一是研究机组回热抽汽分配对提高机组出力的影响,探讨了提高机组一次调频裕量的方法。火电机组回热抽汽量分配对一次调频裕量提升的研究,以机组汽水循环为基础,引入(火积)耗散热阻理论,将高压加热器和低压加热器的换热过程用(火积)耗散热阻表达。假定凝汽器与轴封加热器的出口凝结水参数不变,推导出含有各加热器(火积)耗散热阻的约束方程。以各级抽汽量为自变量,依据汽机和加热器变工况模型,推导机组热耗率的计算表达式,并作为优化目标,引入拉格朗日算子进行优化计算。最后得到四种工况下的各级抽汽量的最佳分配值,降低了机组热耗率,提升了一次调频裕量上限,并拟合出了回热系统优化后的一次调频裕量的修正系数ε的计算表达式。对于机组供热季,研究了供暖抽汽节流对一次调频裕量的影响。构建了 5种供热工况下的热力系统流体网络等效电路模型,改变管道流阻,从而实现供热抽汽节流对整个回路压力及流量的影响。假定汽机各抽汽点的温度不变,求出节流后的各节点比焓,从而求出汽机的出力。改变节流流量的大小,记录汽机出力的变化值,结果显示5种供热抽汽工况下,汽机出力的变化值与供热抽汽节流百分比基本都成线性关系,且随着供热抽汽量的下降,减少相同的供热抽汽对汽机出力的影响越大。最后通过对计算数据的拟合,得出了供热抽汽节流对汽机出力和机组热工转化效率的影响,即△Pc和β的计算表达式,进而求出了一次调频裕量的完整计算表达式,为一次调频裕量的实际工程应用奠定了基础。