云南水火电机组与电网协调控制技术研究

本项目进行了煤质自适应的火电机组AGC控制研究。研究了燃煤热值软测量方法,实现了燃料、协调控制及风量等主要调节系统的煤质自适应,使煤质变化后能保证机组的AGC控制指标;提高调节系统克服扰动的能力,使机组的运行稳定性更高,进一步减小机组主参数的调节偏差,使机组的经济性更高,提高火电机组AGC的投用率与调节品质,创新和关键技术如下：     

煤质自适应校正方案建模仿真

在超临界600MW机组简化模型的基础上,对现有3种火电机组煤质校正方案进行建模仿真,并将仿真结果与实际曲线进行了对比,分析了各校正方案的优缺点及控制指标,提出了一种煤质自适应校正方案,显著提高了机组协调控制对煤质变化的响应速度和精度,并已应用于多台超临界600MW火电机组。     

云南电网水火电AGC机组协调优化控制策略研究

云南电网属于水火电资源丰富的电网,为水火电协调控制提供了有利的条件.针对云南电网负荷时段上的变化特点提出水、火电AGC机组分时段协调控制模式,即将不同水电、火电模式预先排序成组.利用火电AGC机组在超短期负荷预测模式或计划值模式下跟踪省内负荷,中小水电AGC机组跟踪联络线和频率变化,大型水电厂适当参与调节.运行测试结果表明,该水火电协调控制架构体系能较好地适应于云南电网现有的调度方式.     

基于逆模型的火电机组自适应解耦控制

提出了一种基于逆模型的火电机组负荷对象自适应解耦控制方法。根据系统的输入输出信息,建立机组负荷对象逆系统的模糊规则模型,并依据该逆系统模型实现对被控对象的近似线性化和基本解耦。论证了逆系统模型特征参数与控制系统中各控制器特征参数之间的内在联系,在此基础上形成了一种与机组负荷对象特性相匹配的自适应控制系统。文中通过仿真实例验证了该方法的有效性。     

直吹式锅炉机组协调控制系统优化

针对新建机组运行数据有限无法及时获得数学模型的特点,对协调控制系统的常规控制策略进行优化和改进,形成了机炉全协调控制策略。应用此优化控制策略对1台新建200MW空冷机组和1台新建600MW超临界机组的协调控制逻辑进行组态和调试,在试运期间进行了负荷扰动试验和电网AGC试验。运行实践表明,协调控制系统设计合理,适合机组运行特性,能够满足机组运行和电网的要求,为把新建大型火电机组纳入电网AGC控制提供借鉴。     

基于煤质辨识的AGC优化的应用

为克服煤质频繁变化对机组的干扰,在某厂2号机组进行了基于锅炉侧机理模型的入炉煤热值实时辨识及控制策略优化的研究。提出开发煤质在线辨识方法、基于煤质辨识结果下的最优协调控制决策,它对满足电网AGC功能要求并实现火电机组平稳生产和节能降耗有明显的促进作用。     

提升直流炉供热机组灵活性的电热协调控制策略EI北大核心CSCD

为克服“以热定电”对直流炉供热机组变负荷性能的影响,该文引入并改进双重控制方法,从而实现电热的协调控制。基于运行数据,辨识获得热–电负荷转换的动态模型,建立直流炉供热机组电热协调控制模型;重构热负荷偏差积分信号,实现对热负荷能量的全程检测;设计电热协调的双重控制策略,一方面通过供热抽汽流量主动响应提升发电负荷响应速率,另一方面通过热负荷精准能量平衡实现热负荷的全程自主恢复。仿真结果表明:电热协调双重控制策略可使机组的变负荷速率达到额定负荷的3%/min,自动发电控制(automatic generation control,AGC)调节性能至少提升了一倍,并能维持热负荷等主要参数的稳定。所提控制策略实现了直流炉供热机组的电热协调控制,可显著提升机组的运行灵活性。     

火电AGC机组超前控制策略

针对目前常规火电机组自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)性能的不足,设计了基于超短期负荷预测的火电机组AGC超前控制策略,与基于区域控制误差(Area Control Error,ACE)控制的水电机组AGC相配合,实现水火电AGC机组协调控制,达到充分利用火电AGC并调整长期ACE指标的目的。这种方法不仅适用于当前阶段,经过少量的改动也能应用于电力市场AGC辅助服务交易中。应用该方法的超前AGC控制系统已在江西EMS 系统平台上实现并投入在线闭环控制,运行实践表明,该方法能有效预测ACE未来的变化趋势,对指导AGC进行超前调整起到了很好的作用。     

负荷指令非线性分解与供热机组协调控制

随着风电等新能源大规模并网,火电机组原有的协调控制方式已不能很好地适应目前复杂的自动发电控制(automatic generation control,AGC)指令。将AGC指令分为3种基本模式,通过分析不同模式特点改进速率限制环节:输入信号变化速率大时,其等效于速率限制环节;变化速率小时,其等效于一阶惯性环节。该环节可减小负荷指令微分引起的燃料量波动。燃料调节发电负荷速度慢,但供热机组能够利用热网蓄热快速改变发电负荷。采用改进的速率限制环节分解负荷指令,分解后的指令分别作为燃料量和供热侧前馈,形成前馈-反馈综合协调控制方案。仿真实验证明在供热机组变负荷运行时,该方案控制效果优于以速率限制分解为前馈的控制,优势主要体现在机前压力和燃料量波动幅度较小。     

灵活运行空冷机组频域自适应背压控制与优化

在“双碳”目标驱动能源转型背景下，针对灵活运行空冷火电机组变工况频繁导致的汽轮机背压调节品质问题，提出一种频域自适应PID控制算法。考虑变工况模型的实用性与精确性，基于机组现场运行数据，采用改进粒子群算法对空冷机组多工况进行动态系统辨识，然后基于多工况运行被控对象的标称模型，采用传递函数组态方式自适应方法，实时计算PID控制器的优化参数，以适应灵活运行下被控对象模型参数的变化，克服了PID控制器结构以及参数固定导致的控制品质问题。仿真结果表明，频域自适应PID控制器可以很好地跟踪负荷不同工况点下模型参数的变化，使得背压控制一直保持良好的控制品质。