机炉协调系统的动态矩阵控制仿真研究

针对火电单元机组负荷控制系统多变量强耦合的特点,将多变量DMC(动态矩阵控制)策略应用于负荷预测控制系统,对300MW燃煤直流锅炉再热机组固定参数模型和变参数模型分别进行了仿真研究。结果表明,多变量DMC算法内含的解耦机制和优良的控制品质,使得单元机组负荷预测控制系统在不同的负荷下均获得了满意的控制效果,负荷跟踪性能好,鲁棒性强。     

新型电网结构下火电机组深度调峰控制策略的研究与应用

新型电网结构中,新能源渗透率逐步提高,其发电负荷的随机性、不可预测性对电网稳定性的影响逐步加大,需要以火力发电机组为首的常规能源快速稳定响应负荷需求,实现深度调峰运行,从而有效稳定电网有功平衡。由于火电机组30%负荷以下非线性特性明显,给水、燃料、风量等相互耦合特性更加显著,同时各个控制参数已接近或达到稳定运行下限,解决稳燃负荷以下运行安全性及变负荷速率之间的矛盾是目前火电机组深度调峰面临的问题。作为机组深度调峰运行的核心部分,控制策略的设计与应用能够有效提升机组稳定运行边界工况下的稳定性与快速性,避免AGC及一次调频性能考核,保证稳定运行,结合新型调峰技术进一步优化控制功能,成为新型电网结构下火电机组深度调峰运行的研究应用方向。     

考虑广义储能与碳捕集设备联合调峰的电力系统低碳经济调度

在运用碳捕集设备提高深度调峰机组负荷低谷时段出力的同时,采用广义储能提高负荷高峰时段的碳捕集水平,是实现碳达峰、碳中和的重要途径之一。提出考虑广义储能与火电深度调峰的低碳经济调度模型,通过引入碳捕集设备与广义储能解决机组深度调峰损耗大及负荷高峰时段碳排放量高的问题。将深度调峰机组改造为碳捕集机组,提高其深度调峰时段的出力水平;将由价格型需求响应与储能装置构成的广义储能用于调度模型中,提高负荷高峰时段的碳捕集水平;以系统总运行成本最优为目标,制定各主体出力方案。仿真结果表明,所提模型能够缓解机组深度调峰压力,提高碳捕集机组的捕碳水平,兼顾系统的经济效益与低碳性能。     

用于多变量时变系统的模型参考自适应控制在电厂调峰机组中的应用

<正>使调峰机组能迅速可靠地运行,已成为电厂控制当务之急。本文介绍了一种可用于多变量时变系统的模型参考自适应,将它应用到电厂调峰机组中,可使机组在变负荷运行时,能迅速跟踪指令负荷的变化,满足     

一种面向深度调峰运行火电机组的一次调频能力建模新方法EI北大核心CSCD

随着我国“碳达峰、碳中和”战略推进,火电机组更多地参与深度调峰运行。深度调峰工况下,以传统试验测试方式获得的机组一次调频模型不能反映真实的一次调频动态,存在较大偏差。针对此问题,提出了一种面向深度调峰运行火电机组的一次调频建模与参数辨识方法。首先,根据机组一次调频机理,推导了一次调频模型参数随机组主蒸汽压力变化的非线性关系,进而设计了适用于深度调峰工况的新型变参数一次调频模型。进一步论证了新模型中可变参数具有耦合特性,在数学上存在不可完全辨识性。为解决此问题,对模型进行了等价变换,实现了待辨识参数的降阶,最终获得可表征深度调峰工况下一次调频能力的新型建模方法。以河南鲁阳电厂2#机组运行数据检验该文方法,以该文方法获得的机组一次调频模型能以较高精度表征机组在深度调峰工况下的一次调频动态,并且,模型精度不随机组运行负荷变化而变化,具有很好的一致性。     

某660MW机组深度调峰技术改造分析

为响应电网深度调峰需求,挖掘火电机组调峰潜力,通过对某660 MW机组深度调峰摸底试验研究,结合机组运行经验和参数,对机组低负荷下安全经济性作出客观分析,找出制约机组深度调峰能力的因素,并针对问题提出相应可行的改造或优化方案,实践表明：综合考虑锅炉低负荷稳燃能力、水动力稳定性、污染物排放、汽轮机低负荷适配性、协调自动控制能力后,才能满足电网对机组参与调峰的要求。     

火电机组耦合熔盐储热深度调峰系统设计及性能分析

为提高火电机组的运行灵活性,提高火电机组耦合熔盐储热系统的调峰能力,降低工程投资,引入了电加热熔盐储热方式,提出了多种火电机组耦合熔盐储热系统,基于EBSILON软件分析了某350 MW机组在不同耦合系统中的热力性能、调峰能力和熔盐用量,提出了最优的火电机组耦合熔盐储热深度调峰工艺系统。结果表明:储热过程电加热熔盐系统循环热效率为33.2%,机组最低发电负荷可降低至25%以下,单位调峰深度熔盐流量为抽汽蓄热系统的6.6%～31.2%;释热过程由1号和2号高压加热器入口混合取水,取水温度为182.4～242.7℃,熔盐-凝结水换热器具有自防凝功能;不同机组负荷下,释热过程循环热效率在32.7%～33.9%,机组负荷对调峰系统循环热效率影响不大。研究结果可指导火电机组耦合熔盐储热深度调峰技术的工程应用。     

炉水再循环方案在350 MW机组宽负荷脱硝中的应用

山西某发电公司为响应山西省深度调峰的要求,采用炉水再循环的技术路线对1号机组进行宽负荷脱硝改造。通过改造,机组负荷降低至40%额定负荷时,选择性催化还原脱硝装置入口烟气温度由287℃提高至300℃以上,具备了40%额定负荷及以上负荷工况下投运脱硝的能力。机组深度调峰能力从56%额定负荷降低至40%额定负荷,可为同类型机组深度调峰宽负荷脱硝改造提供参考。     

凝结水变负荷深度调峰技术实现方法及其经济性评价

目前,国内火电机组参与深度调峰需要满足机组负荷响应速率及中低负荷段运行经济性的要求,虽然主蒸汽滑压运行能在一定程度上提高机组的运行经济性,但单一静态滑压运行曲线没有考虑环境参数变化、供热及工业用汽等影响。本文提出一种凝结水变负荷深度调峰技术的实现方法,通过凝结水节流快速变负荷控制技术及基于凝结水变负荷的深度滑压优化控制系统,根据电网自动发电控制(AGC)和一次调频指令需求,综合调配机组主蒸汽调节阀和凝结水泵变频器,同时根据环境和供热等工况变化,实时优化给定主蒸汽压力,实现深度调峰滑压节能优化运行,并通过对比试验评价该技术的经济性。结果表明,该技术能显著提高机组的综合经济效益,满足机组电网考核与运行经济性的需求。     

考虑火电调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度

风电等可再生能源大规模并网,对电力系统调峰能力提出了更高要求。分别从源、荷、储3方面挖掘系统的调峰能力:首先,在负荷侧利用价格型需求响应引导用户主动参与负荷调整,降低系统峰谷差;然后,在考虑火电机组调峰成本与调峰补偿的基础上,加入火电机组调峰主动性约束,该方法利用经济手段提高了火电机组主动调峰的意愿,为风电上网挤出空间;其次,在火电厂侧配置储能设备辅助调峰火电机组共同参与到系统的调峰辅助服务中,相当于增加了火电机组调峰深度;最后,以系统经济性最优和弃风率最小为目标函数,构建了考虑火电深度调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度模型,并给出算例分析,验证所提模型提升了系统调峰能力以及促进了系统对风电消纳。     

大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度

当前,火电机组亟须进行深度调峰改造来提高电网大规模新能源消纳能力。文中对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行研究。首先,分析火电机组深度调峰成本,建立火电机组深度调峰的能耗成本、运行补偿收益以及备用容量成本的数学模型;然后,以综合运行成本最低为目标函数,建立考虑火电机组运行约束的深度调峰调度模型,并使用分支定界法求解调度模型;最后,以8台火电机组、1个风电场和1个光伏电站构成测试系统,分别从调峰深度、新能源消纳量、火电企业收益等方面对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行分析。算例结果表明：在文中所建优化调度模型中,火电机组深度调峰能显著提高新能源消纳量,但火电机组单位发电成本提高,火电机组效益明显下降。在当前深度调峰补偿标准下,火电机组深度调峰效益低于基本调峰。     

基于改进群优化算法的深度调峰机组一次调频建模

在深度调峰状态下,火电机组的一次调频性能已发生较大变化。为了解机组的一次调频出力变化情况以及为电网对深度调峰机组一次调频考核提供依据,基于一次调频模型的先验知识确定模型结构,结合一种全局搜索能力更优的改进群优化算法求取模型中未知参数。为了消除人为选取稳态值造成的建模误差,将稳态值融入辨识参数中,解决了常规模型辨识要求初始与结束状态必须达到稳态的问题。模型参数计算结果表明,在深度调峰状态下一次调频能力与常规负荷条件下相比调频裕度变大,为更好地发挥深度调峰机组一次调频能力,需对相关参数进行调整。     

煤质对超临界600 MW机组调峰特性影响的试验研究

对某超临界600 MW机组锅炉不同煤种下的机组调峰特性进行了现场试验研究.结果表明:入炉煤质的变化对机组调峰的深度、幅度、速度均有着较为明显的影响;煤质发热量对锅炉的带负荷能力影响较大,发热量越高,机组带负荷能力越强;煤质挥发分对机组的调峰深度和速度影响较大,挥发分越低,煤粉的着火和稳燃性越差;为保证机组调峰性能及运行经济性,应保证入炉煤低位发热量大于18500 kJ/kg,干燥无灰基挥发分高于15％.     

计及需求响应与火电深度调峰的含风电系统优化调度

随着风电等新能源接入比例的不断上升,对电力系统运行灵活性提出了更高的要求。基于此背景,从源荷灵活性提升入手,在需求侧通过分时电价及可中断负荷手段引导用户主动优化负荷曲线,以缓解风电的反调峰给系统带来的调峰压力;基于目前的火电机组深度调峰技术,提出了考虑机组低荷疲劳寿命损失及投油成本的深度调峰出力模型;建立了计及需求响应与火电机组深度调峰的含风电系统优化调度模型。以改进的IEEE 118节点系统为例,进行了多种场景的仿真计算分析,结果表明需求侧资源与火电机组深度调峰手段能够有效提升系统的新能源消纳能力,验证了该模型的有效性。     

含光伏的油田综合能源系统的热电厂和需求响应协同调峰能力分析

大规模发展可再生能源是构建低碳可持续能源系统的重要保障,源-荷协同调峰是消纳可再生能源的有效途径。为此,研究含光伏的油田综合能源系统的热电厂和需求响应协同调峰,分析冬季典型场景下的热电厂热电耦合机理,建立热电耦合调峰约束;针对油田综合负荷的用能特性和分布式光伏发电的特点,建立负荷集群的用电数学模型和用热数学模型,考虑热电机组、负荷响应及源-荷系统运行技术约束,以油田全局能耗成本最小为目标建立自备热电厂和需求响应协同调峰优化模型,制定油田电网源-荷协同调峰策略,通过循环寻优求解源-荷协同最大调峰能力。算例分析表明,源-荷协同光伏发电调峰能有效地提高油田电网对光伏发电的消纳能力,供暖负荷的需求响应使冬季热电厂“以热定电”的刚性约束弹性化,调峰贡献度在需求响应中占比最大。     

利用过热器蓄热提升机组AGC负荷响应能力的研究与应用

燃煤机组的锅炉过热器换热管道中包含有大量金属蓄热储能,利用过热器金属蓄热可以快速改变机组发电负荷和主蒸汽压力。通过减温水扰动试验,获得一级减温水流量对负荷以及主蒸汽压力的响应模型并提出了一种蓄热前馈火电机组协调控制方案。工程应用结果表明,该方案合理利用增减减温水流量引起的过热器蓄热变化,能够有效减少机组主蒸汽压力波动,显著提升机组变负荷初期的负荷响应能力,增强机组调峰能力。     

含附加热源和需求响应的电热联合系统运行优化

为缓解供暖期弃风高发问题,从解耦供热机组“以热定电”约束、提高电网调峰能力角度出发,文中提出考虑附加热源与需求响应的电热联合系统优化调度模型。系统中储热和电锅炉作为附加热源共同作用以降低机组热电耦合关系,并且在系统负荷侧通过需求响应增强电网调峰能力。以最低运行成本为目标综合考虑弃风惩罚成本、需求响应成本及系统内各单元约束建立电热联合系统调度模型。通过遗传算法进行求解算例,对比分析了系统在传统的热电联产、仅考虑需求响应、系统中引入附加热源、含附加热源-需求响应联合运行4种不同调度方式下的风电消纳效果。分析结果表明,所提方法的风电消纳能力最优且具有最佳经济性。     

基于遗传算法的火电单元机组模糊控制系统

火电单元机组是一个多变量、强耦合、大时滞复杂的非线性系统，难以建立精确的数学模型，其控制系统的设计面临着严峻的挑战。文章提出了基于遗传算法的火电单元机组模糊控制系统。遗传算法用全局优化模糊控制器隶属度函数的比例因子，优化后的模糊控制器较好地补偿了负荷扰动所引起的单元机组的实际值与设定值的偏差。仿真结果表明，该系统有良好的动态特性，能适应于火电单元机组大范围运行时的负荷跟踪。     

预测及限制型协调控制系统优化设计

为了解决深度调峰工况下,火电机组由于变负荷频次和变负荷幅度增加以及频繁启停磨煤机组造成的主蒸汽压力波动剧烈的问题,本文提出一种预测型锅炉主控前馈及三级限制型总风量前馈构成的协调控制优化逻辑,采用基于启磨煤机预判的预加煤前馈控制、总风量设定值逻辑优化、三级限制下总风量前馈逻辑优化等策略,提高机组变负荷响应能力,达到总风量与高频变化燃料量的最优匹配。在某600 MW机组上采用该优化策略,并通过现场变负荷扰动试验分析机组在高频率及大幅度负荷变动、启停磨煤机组、燃料量波动等复杂工况下主蒸汽压力变化特性,试验表明该优化方法能够综合调控机组主蒸汽压力,保障机组在经济工况下稳定运行。     

火电机组协调控制系统优化研究

大型火电机组协调控制系统的控制对象具有多变量、非线性、强耦合的特性,目前协调控制存在负荷响应速度慢、主蒸汽压力波动大等问题.基于火电机组对象特性,从对协调控制动态煤量和滑压设定值两个方面进行优化.优化后保证了机组的动态和稳态品质,仿真和实际应用证明了该优化方法的有效性.