基于多变量广义预测控制算法的脱硝优化研究及应用

大型火力发电机组脱硝系统被控对象具有大迟延、大惯性、受干扰因素多以及不同负荷下的被控对象模型变化大等特性，传统的PID控制不能满足控制要求。为解决这一问题，利用递推最小二乘法（recursive least square，RLS）建立了脱硝系统多变量模型，并基于多变量广义预测控制构建了脱硝系统优化控制策略，同时将该策略应用于某电厂330 MW亚临界机组。实践结果表明：无论是稳态工况还是复杂的变负荷工况，脱硝优化控制策略都能够很好地控制脱硝系统出口NO_x浓度，大大降低了NO_x浓度的波动，减少了尿素使用量，实现了脱硝系统稳定经济运行。     

SCR烟气脱硝自动控制系统及其在国华三河电厂的应用

介绍了国华三河电厂二期2×300 MW杌组的烟气脱硝自动控制系统,该控制系统的控制策略不仅算法过程简单、参数整定方式清晰、对象识别速度快,而且充分利用随动关系对应的摩尔比,以及用比例控制方式,解决了烟气出口NOx浓度因大惯性而难于控制的问题.对实际运行参数检验表明,该控制系统鲁棒性强,达到了各项控制指标,较好地满足了脱硝自动化控制的要求,并具有较强的通用性和实用性.     

基于神经网络模型及预测控制DMC的火电机组脱硝控制策略

燃煤火电机组的NO_x排放值是受国家环保部门实时监督考核的重要环保安全指标。由于NO_x被控对象的纯时延大时滞特性,常规的PID控制很难将烟气NO_x排放指标控制到理想范围内。介绍了一种基于BP神经网络模型和预测控制的动态矩阵控制（DMC）算法相结合的新型火电机组脱硝控制策略,其中BP神经网络可逼近DMC算法中脱硝对象的零输入响应,利用神经网络的泛化能力,逼近实际工业过程在不同负荷下模型参数时变的特性,使预测控制中的模型预测部分可以更精确地逼近实际过程对象,提高整个预测控制算法的控制精度。现场应用表明,这种新型脱硝控制策略可有效提高火电机组NO_x的控制品质。     

基于SOA-PID的燃煤电厂SCR烟气脱硝控制

火电厂SCR脱硝系统中,喷氨量控制对象大延时、时变的特性使得传统PID控制系统难以实现超低排放要求。针对SCR烟气脱硝系统开展控制策略研究,使用人群搜索算法优化PID参数。仿真结果表明,使用人群搜索算法优化后的PID控制系统动态性能指标得以改善,控制精度和鲁棒性有所提高。     

基于粒子群预测优化算法的选择性催化还原脱硝系统仿真研究

选择催化还原(SCR)脱硝策略是目前火电机组中最常用的脱硝手段,因脱硝系统对象具有大时延、大惯性的特点,加上系统干扰和模型的多变性,所以设计出既能满足系统控制指标又能长期稳定、经济运行的策略具有重大意义。本文借鉴前人在SCR脱硝系统预测控制方面的研究成果,结合PSO优化算法,克服了预测控制器在使用过程中参数难以整定的缺点,设计出一个基于PSO预测优化控制器,实现最优控制。最后针对某厂600MW机组的SCR脱硝系统对象进行了仿真分析,其结果验证了采用本算法设计的控制器比常规的控制手段,具有较强的适应性和优越性。     

SNCR烟气脱硝系统多模型GPC-PID串级预测控制

针对SNCR烟气脱硝系统的大惯性、大迟延与时变等特性,提出了一种应用于不同典型工况下的GPC-PID串级预测控制方法.首先采用系统辨识的方法建立各典型工况下的SNCR脱硝系统的局部模型;其次依据二次最优控制原理设计各典型工况下的GPC-PID控制器参数;最后对各典型工况下的控制方法进行仿真研究,并研究各典型工况下GPC-PID控制策略的抗干扰性能.结果表明,与常规的串级PID控制方法相比,当机组的运行工况发生变化以及SNCR脱硝系统受到干扰时,多模型GPC-PID串级预测控制具有很强的模型适配能力;在调节过程中,超调量小、调节时间短、快速性好、抗干扰能力强以及鲁棒性好,适用于具有非线性、时变性、大迟延特性和变工况运行的工业过程控制.     

燃煤机组SCR脱硝系统灰箱建模 及其动态前馈控制

建立了SCR (Selective Catalytic Reduction,SCR)系统的灰箱模型,在此基础上,提出了一种基于神经网络逆模型的动态前馈控制策略。通过分析SCR脱硝系统的运行特性建立了SCR脱硝系统的机理模型,然后结合实际运行数据对机理模型参数进行优化,建立起与实际系统相吻合的脱硝系统模型;设计了脱硝系统的逆模型动态前馈控制策略,运用随机数据充分激励脱硝系统模型,得到输入输出数据用于逆模型的训练,然后采用已经训练好的逆模型的输出作为动态前馈控制信号,保证了系统输出在设定值附近,通过某燃煤机组SCR脱硝系统的实际运行数据验证了脱硝系统动态前馈控制的有效性。     

基于y增量型SGPC的火电机组脱硝控制

燃煤火电机组的NOx排放是接受国家环保部门实时监督考核的重要环保安全指标,由于选择性催化还原脱硝的纯时延特性,广泛应用的常规PID控制很难将出口烟气中NOx指标控制到理想范围内。介绍了一种基于γ增量型阶梯式广义预测控制的新型火电机组脱硝控制策略,在避免矩阵求逆的情况下结合相位补偿策略可有效提高大时滞对象的控制效果。该脱硝控制策略可有效提高火电机组NOx的控制品质,某600MW燃煤火电机组上应用该控制策略后出口烟气中NOx控制偏差明显减小。     

基于智能前馈的垃圾焚烧炉脱硝控制策略

针对选择性非催化还原（SNCR）脱硝控制系统大迟延、大惯性的特点,以及垃圾特性不稳定和燃烧状态波动大导致的脱硝控制稳定性差的问题,设计了一套基于智能前馈的垃圾焚烧炉脱硝控制策略。该控制策略以串级PID控制为基础,采用基于偏最小二乘法（PLS）的模型预测前馈和关键变量前馈相结合的智能前馈结构,同时采用模型预测误差自修正方法以保证模型预测的精度和稳定性。将该脱硝智能控制策略应用于某500 t/d垃圾焚烧机组,应用结果表明:脱硝智能控制投入前,NOx排放质量浓度波动较大,统计时间内NOx质量浓度相对标准偏差为19.81%,其中瞬时NOx排放质量浓度小于150 mg/m3的占比为95.62%;脱硝智能控制投入后,NOx排放质量浓度波动显著减小,统计时间内NOx质量浓度相对标准偏差为12.40%,其中瞬时NOx排放质量浓度小于150 mg/m3的占比为99.31%,,控制稳定性显著提高,统计时间内日均进氨流量和日均进氨总量较智能控制投入前分别下降38.81%和38.82%,实现了垃圾焚烧炉SNCR脱硝系统的稳定、经济和环保运行。     

脱硝喷氨系统建模及控制算法研究与应用

针对某电厂SCR脱硝系统存在的系统超调现象严重、氨逃逸率较高的问题,根据机组历史数据重新建立了脱硝系统模型,并采用模型预测控制和基于Smith预估的自抗扰控制对不同工况下的喷氨控制策略进行了优化。喷氨优化系统投运后,大幅减少了喷氨自动控制过程中的超调现象,氨气逃逸率明显下降,脱硝出口处NOx浓度控制平稳,在满足环保考核标准下,节约了氨气的物料消耗,提高了机组稳定性、抗干扰性和经济性。     

燃煤电厂脱硝和省煤器自动控制优化

介绍华能临沂电厂5号机组脱硝SCR及低低温省煤器改造基本工艺,并对脱硝改造中氨气流量的自动控制策略和低低温省煤器改造中混水温度、出口烟温的自动控制策略进行论述。根据实际情况,提出以带前馈作用的单回路控制的优化控制策略,解决了脱硝及低低温省煤器中控制对象存在大惯性、大扰动难以控制的问题。     

脱硝优化控制系统研究与应用

烟气脱硝是现今电厂实现节能环保的重要措施之一。脱硝优化控制系统用于实现电厂烟气脱硝工作的智能优化控制。该系统以选择性催化还原法为基础,采用模型计算的方式对烟气中的NO_x含量进行预估,利用闭环修正的方法得出氨氮摩尔比,实现氨流量的准确控制。系统测试结果表明,该系统可以根据出口NO_x指标和氨逃逸情况及时修正脱硝效率设定值,保证了脱硝工作自动控制的准确性和稳定性,减少了氨耗量和氨逃逸,实现了综合优化脱硝控制。     

一种新型控制策略在脱硝控制中的应用

针对SCR脱硝控制系统的大延迟、大惯性问题,通过一种近似滑动窗滤波器(ASWF)构造出高性能PI控制器(HPPI)和超前观测器(HPLO)。HPPI能够更有效地提高跟踪常值扰动的效率,更好地消除系统稳态偏差。HPLO能够提前获取系统响应的信息,可以极大提高过程控制的性能。预测前馈控制策略能大幅提高系统闭环稳定性和抗干扰能力,优化SCR脱硝控制系统的动态特性。通过仿真试验和实际应用,验证了新型控制策略的有效性。     

基于尿素热解炉的SCR脱硝系统控制研究与应用

随着对火电机组环保和安全性要求的提高,新建机组已开始使用尿素溶液利用尿素热解炉制备氨气,采用选择性催化还原烟气脱硝法(Selective Catalytic Reduction,SCR)脱硝。因发电厂对NO_(x)排放浓度的控制标准逐渐提高,脱硝系统非线性、大惯性的特点,在机组变工况时脱硝系统反应器出口和烟囱入口NO_(x)浓度变化剧烈,经常造成短时间内NO_(x)排放浓度超标。根据现场数据,利用系统辨识算法建立了脱硝系统控制模型,然后结合影响NO_(x)浓度的因素,制定了基于尿素热解炉的脱硝调节控制策略。应用实践证明,采用新的控制策略后,在机组升降负荷、CEMS吹扫、启停磨煤机等过程中,SCR脱硝调节可连续稳定投入,烟囱入口NO_(x)浓度控制平稳,极大地减轻了运行人员的工作量,同时也提高了辅机的自动化水平。     

PFC-PID串级控制在主汽温控制系统中的应用研究

针对火电厂主汽温控制系统大惯性，大迟延，慢时变以及扰动因素较多，常规串级PID控制难以取得满意的调节效果的特点，该文介绍并分析了预测函数控制（PFC）的基本原理和特点，给出了一阶加纯滞后系统的预测函数控制的具体算法，并将PFC和PID控制相结合，提出了PFC－PID串级主汽温控制策略，系统的内回路采用PID控制，内回路和主调节区对象构成PFC的广义被控对象，对广义被控对象进行拟合简化得到一阶加纯滞后对象，作为PFC的预测模型，算法简单；预测模型失配时，系统仍具有良好的控制品质，易于工程实现，具有较高实际应用价值，大量的仿真实验表明，采用PFC－PID串级控制策略的主汽温控制系统的动态品质明显优于采用PID串级控制策略的系统，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

模型参考自适应控制在主蒸汽温度控制中的应用

火电厂主蒸汽温度具有大迟延、大惯性的特点,且对象特性随负荷变化较大等因素,很难实现稳定和高性能的控制。针对这一特点,提出了基于模型参考自适应控制的控制策略。仿真结果表明,该控制策略比常规的PID-P串级控制具有较好的控制品质。     

双绕组感应发电机系统无差拍电流预测控制策略

双绕组感应发电机系统采用磁链定向控制策略可以分别对控制绕组有功电流与无功电流进行调节,从而获得控制绕组与功率绕组两端直流电压的稳定控制.然而,该控制策略需采用多个调节器,使得控制器设计困难,也制约了双绕组感应发电机系统的进一步发展与应用.针对该问题,提出双绕组感应发电机系统的无差拍电流预测控制策略,建立发电机系统的预测模型,在一个控制周期内以消除被控量的误差为目标,直接计算得到所需的控制量,又分析模型参数失配带来的电流误差问题,对该控制策略做了误差补偿.该文所提出的电流预测控制策略避免了繁琐的调节器参数整定过程,同时具有优秀的控制性能,实现了电流的无误差跟踪.样机仿真与实验结果验证了双绕组感应发电机系统无差拍电流预测控制的正确性与可行性.     

基于内模原理电站锅炉汽温控制策略的工程应用

针对电站锅炉汽温被控对象大滞后、大惯性的特点,设计了一种新的基于内模控制原理的过热汽温控制策略。该控制策略已成功应用于徐州电厂6号机组670t／h超高压锅炉,现场调试和机组运行结果表明,这种基于内模控制原理的控制策略具有结构简单、在线调整参数少、可以明显提高控制回路的鲁棒性及抗干扰能力。现场试验结果表明,与传统串级比例-积分-微分（PID）调节方案相比,无论对于稳态过程或动态过程,新控制策略的调节品质均有明显提高。     

提高电力系统大扰动稳定性的最优分岔控制策略

仿真研究了大扰动参数稳定域ΩLDSR和小扰动参数稳定域ΩSSSR的关系,提出了几个合理的假设,据此假设提出了通过收缩相应故障后小扰动参数稳定域ΩSSSR来近似等效大扰动参数稳定域ΩLDSR的方法。结合上述收缩ΩSSSR的方法,提出了基于最优分岔控制策略的电力系统大扰动稳定控制方案。对WSCC 3机9节点系统采用最优Hopf分岔控制策略,通过3个控制步实现了对发电机励磁增益的优化控制,保证了系统大扰动稳定性;对New England 39节点系统采用最优鞍结分岔控制策略,以发电机励磁参考电压为优化变量进行大扰动稳定控制,结果表明,该控制策略可以有效解决此问题。     

基于先进控制技术的660MW超超临界机组SCR脱硝控制方案

目前国内大型火电机组的SCR脱硝控制系统由于控制策略设计不完善、控制目标不明确、现场测量条件等问题,系统的自动投入率和投入效果均较差,使得整个脱硝系统的运行性能受到明显影响。针对上述问题,我们提出了基于预测控制技术、神经网络学习技术及自适应控制技术的现代火电机组SCR脱硝控制的先进解决方案。并将该方案成功实现在＂INFIT＂实时优化控制系统中,使得系统能获得更好的NOx环保考核指标,氨气消耗更小,降低运行成本,并使得控制系统在部分测量参数失真时也能有效投入。