单元机组负荷对象逆动力学模糊规则在线辨识

单元机组的协调控制本质上可以归结为双输入双输出系统的逆动力学问题.该文基于双输入双输出系统各控制通道时间响应分析,提出了该类系统逆动力学模型的四种基本结构,采用模糊规则模型和递推最小二乘算法实现了单元机组负荷对象逆动力学过程模型的在线辨识.研究表明,利用模糊规则模型可以对机组负荷对象的逆动力学过程进行有效的在线辨识,所建立的单元机组负荷对象逆动力学模型具有良好的自适应能力和在线跟踪能力,为进一步开展基于逆动力学模型的机组协调控制方法的研究奠定了基础.     

考虑回热循环的超超临界机组负荷预测神经网络模型

以某超超临界1 000 MW机组为对象,详细分析了影响机组负荷的因素,通过合理选择模型输入参数,采用具有n阶输入时延和m阶输出反馈时延的静态误差反向传播(back propagation,BP)神经网络,建立了考虑回热循环特性的机组负荷预测模型。通过扰动仿真试验,对不同结构神经网络模型的负荷预测效果进行比较。结果表明:具有2阶输入时延、2阶输出反馈时延的模型,在各种扰动下均可精确地预测机组负荷,满足自动发电控制(AGC)条件下利用汽轮机回热循环侧可控参数提高机组负荷响应速度的要求。     

超临界直流机组模型及控制优化

超临界机组蓄热小,非线性强,压力的剧烈波动严重影响到机组负荷控制品质。根据超临界直流锅炉的特点,采用简化的方法获得了机组的数学模型,即通过分析超临界直流机组协调控制中的主要矛盾,将三输入三输出系统简化为两输入两输出系统,分析了机组的对象特性和压力波动的根本原因。为提高机组的协调控制品质,从煤量、磨煤机一次风量和滑压曲线3个方面进行优化,提出了煤量动态优化方案和一次风压力控制中的压力设定值优化方案以及基于滑压带的协调控制优化方法,并通过实践证明了该方法的有效性。     

基于间隙度量的多模型过热汽温预测控制

针对火电机组主汽温被控对象所具有的大惯性、大迟延以及其随机组负荷变化而发生的参数时变性,为解决传统串级控制方案在机组深度调峰情况下控制品质恶化的问题,提出了一种基于间隙度量的多模型过热汽温预测控制策略。引入间隙度量理论来确定各模型输出的权值。首先选取若干个典型工况设计局部预测控制器;再运用间隙度量理论,计算各个局部预测控制器的输出权值,进而加权求出控制器的输出值。仿真研究表明,该方法可以很好地应对机组负荷变化时被控对象参数变化的问题;与使用常规的串级控制以及单模型预测控制方案相比,主汽温的动态和稳态性能得到了改善。     

基于ARMA模型的燃煤机组主蒸汽压力控制策略

燃煤机组的锅炉侧参数普遍具有大延迟、大惯性的特性,影响主蒸汽压力的控制品质。为此,本文将主蒸汽压力信号的ARMA时序预测应用于主蒸汽压力控制,将主蒸汽压力实测值及其设定值作为锅炉主控PID输入,经计算输出机炉协调方式锅炉主控指令,用以调节机组燃料量,控制策略将主蒸汽压力实测值引入ARMA预测模型,通过当前目标负荷及变负荷速率共同确定适用模型参数。将该控制策略用于APROS仿真平台及实际600 MW燃煤机组锅炉主控中,仿真结果表明该控制策略在一定程度上缓解了控制调节大延迟大惯性的影响,实际运行结果表明主蒸汽压力的控制品质有所提升。     

单元机组负荷系统预测函数控制

将基于FIR模型的预测函数控制算法推广到各通道开环渐进稳定多变量系统,为简单起见,针对2输入2输出系统,给出了采用单基函数(阶跃函数)的控制律解析解.考虑控制变量的幅值和速度约束,并将二者统一为速度约束,在线计算简单.将该算法应用到单元机组负荷控制系统中,仿真结果表明,系统具有良好的控制性能和很强的鲁棒性,尤其是,机组特性的变化几乎没有削弱系统的负荷跟踪性能.     

以热定电模式下热电联产机组电功率灵活调节能力分析

“以热定电”模式下热电联产(CHP)机组的电功率输出受机组供热负荷制约,对于以采暖负荷为主的CHP机组,区域集中供热系统的供热时滞性和采暖用户的热惯性使其供热负荷具有灵活性,其电功率输出仍具有一定的灵活调节能力。分析了供热管网热损失、供热时滞性,以及采暖用户热惯性对CHP机组供热负荷的影响,并利用生产模拟方法生成供水温度、抽汽量与供热负荷样本数据,通过拟合方法将抽汽量表达为供水温度与供热负荷的函数,用以描述汽水换热器的热传递过程。在此基础上,构建了一种CHP机组电功率灵活调节能力评估模型。算例分析证明,所述模型可用于分析CHP机组利用供热时滞性和热惯性作用所能提供的电功率调节范围,以及相应的成本指标。     

灰色误差校正多变量动态矩阵控制

针对多变量系统耦合严重和特性时变的特点,提出了一种灰色误差校正多变量动态矩阵控制方法。该方法将原系统分解为多个多输入单输出子系统,根据动态矩阵控制设计了多个子系统的控制器,对多个控制器方程联立求解得到预测控制增量序列。以灰色多步误差预测校正替代原有算法的当前一步误差校正,用来克服对象时变所造成的模型失配的影响,并给出了灰色多步误差预测方法的稳定性分析。对300MW机组负荷系统的仿真表明,该方法减小了负荷和主汽压间的耦合;当对象特性变化时,能够实现超前调节,缩短调节时间。     

考虑风电参与调频的区域电网频率控制

主要研究考虑风电参与电网调频下的区域电网频率控制。将传统区域模型中的频率输出作为风电惯性环节和一次调频环节的输入,建立了含风电的区域电网数学模型。在此模型基础上研究风电机组对电网频率恢复的贡献,并且通过粒子群算法优化比例积分控制器参数,改进比例积分控制,使其适应包含风电的区域电网。通过仿真对比风电未参与调频、区域一风电参与调频和两区域风电参与调频三种情况下系统频率和区域控制偏差的恢复情况。得出当电力系统发生扰动时,风电参与系统调频能够减少系统频率动态极值,对电力系统的稳定和安全具有积极意义。     

基于前馈补偿解耦的多变量汽温系统预测函数控制

针对过程通道可用一阶加纯滞后模型等价描述的多输入多输出系统，提出了基于前馈补偿解耦设计思想的多变量预测函数控制，首先将系统分解为多个多输入单输出系统，在各系统中分别将其它输入量暂视为一种可测干扰，并用预测函数控制原理设计控制器，通过求解多元一次方程组，实现了多变量系统的预测函数控制设计，采用该方法对国产200MW火电机组带汽一汽换热器的多变量强耦合再热汽温系统进行了控制系统设计和仿真研究，计算机仿真证实了其有效性，达到了动态近似解耦，静态完全解耦和无静差跟踪，各种对象和模型失配情况下的仿真结果显示了该算法较强的鲁棒性和抗干扰能力，因为该方法是基于简化的模型，所推导出的控制算法简单，运算量小，易于工程实现，具有很高的实际应用价值。     

考虑厂用旋转负荷贡献的发电厂惯量修正估计

在传统的电网惯量和频率稳定评估中,忽略了发电厂内部异步电动机负荷的惯量贡献,可能导致评估结果产生偏差。基于此,研究了常态下、考虑旋转负荷贡献的发电厂惯量修正估计方法。将发电厂及内部电动机负荷等效为一个整体,利用出口母线的有功/频率常态化小扰动数据估计发电厂等效惯量。针对发电厂等效惯量为时变参数的特点,提出应用受控自回归模型和基于可变遗忘因子的递推最小二乘辨识算法估计惯量参数。算例验证结果表明：所提出的辨识模型精度较高,能适应小扰动输入/输出数据的参数辨识。考虑电动机旋转负荷的惯量贡献时,发电厂等效惯量和系统等效惯量均存在差异,并具有时变特性,获得的修正惯量能更客观地评估发电厂惯量和系统惯量。     

锅炉过热汽温系统的DRNN网络自整定PID控制

火电厂过热汽温控制系统具有大惯性、大迟延、参数慢时变的特点，受到的扰动因素较多；随机组负荷的变化又表现出参数快时变的特性，常规的按照典型工况整定的固定参数PID控制难以适应负荷变化，往往未能取得满意的调节效果。为此，提出一种基于DRNN的两级神经网络的过热汽温系统自整定PID控制策略，其中两级神经网络分别为静态网络SNN和动态网络DNN，SNN依据机组运行工况如负荷进行PID参数的粗调整定，以适应机组负荷的较大范围变化，如参与调峰；DNN依据偏差和偏差变化率进行PID参数的细调整定，以克服机组负荷的小范围变化、参数的慢时变漂移和各种扰动。为了克服系统的大惯性和大迟延，引入灰色预测器对未来信号进行预测，预测结果作为DNN使用的整定信息。对某汽温系统的计算机仿真研究结果表明：基于两级神经网络自整定控制策略的主汽温控制系统获得了良好的动态调节品质，具有较强的鲁棒性。     

考虑风电机组超速减载与惯量控制的电力系统机组组合策略

随着风电渗透率的提高,电力系统将面临惯量支撑和频率响应能力不足的问题.风电机组通过虚拟惯量控制及超速减载控制可具有调频能力.文中在传统机组组合模型的基础上加入计及风电机组调频的频率动态约束.首先,推导风电机组不同减载量下的虚拟惯性时间常数大小.然后,对计及风电机组调频的多机系统建模,并推导扰动后频率最低值的表达式.接着,构建考虑动态频率约束的机组组合优化模型,并采用多元分段线性化技术解决频率约束高度非线性特征的问题.最后,以含风电并网的10机系统为例进行计算分析,结果验证了风电机组参与调频在机组组合决策中的可行性.所提模型与传统机组组合相比,在满足经济性的同时提高了系统稳定性.     

基于状态观测器的状态反馈控制在300MW单元机组协调控制系统中的应用

在单元机组机理性数学模型的基础上，设计了一种增量式状态观测器，提出基于状态观测器的状态反馈与常规PID控制相结合的新型控制方法。采用状态反馈控制克服锅炉的时滞与惯性，提高机组负荷适应能力，应用PID控制保证控制系统的稳态指标。该算法还具有在分散控制系统中易于实现的优点。该控制方案在一台300MW单元机组中的实际应用效果表明：采用基于增量式状态观测器的状态反馈控制，可有效克服锅炉的时滞与惯性，同时还由于其减缓了模型失配的程度，因而可克服非线性、参数慢时变等不确定性因素的影响，特别是当机组负荷发生较大变化时，本方案更显示出其优良的控制性能。     

基于扰动转动力矩速度补偿的电液伺服机构

电液伺服机构与负载连接具有很高的刚性,其输出受到负载和惯性变化的影响很大。除了采取速度反馈等补偿方法外,采用观测器重构状态反馈来抑制和减少扰动的影响也是行之有效方法.在迴转形电液伺服机构上,利用观测器来推定和测定负载和惯性变化的扰动量,重构状态反馈等价闭环控制系统.通过实验,对系统的频率特性和阶跃响应曲线的测定和分析,输出速度由负载和惯性变化引起的扰动影响显著被减少,证明了重构状态反馈理论的正确性。     

大型火电机组自动发电控制优化控制策略的研究

针对单元机组锅炉汽压被控对象大惯性、大滞后的特点,将状态变量控制技术和相位补偿技术应用于基于直接能量平衡的蒸汽压力控制策略中,补偿汽压被控对象的惯性和滞后,提高协调控制系统的快速性和负荷适应能力。在此基础上,进一步采取多项措施提高机组的控制特性。仿真试验结果表明该控制方法是有效的。     

基于动态任务系数的储能辅助风电一次调频控制策略

针对高风电渗透率下的频率恶化问题,提出一种基于动态任务系数的储能参与一次调频的综合控制策略.首先,在惯性响应阶段采用虚拟惯性控制和虚拟下垂控制;在一次调频阶段采用虚拟下垂控制和虚拟负惯性控制.其次,基于双曲正切函数分别构建适应于惯性响应阶段和一次调频阶段的动态任务系数模型,根据频率偏差变化率和频率偏差的变化,动态调整一次调频过程中虚拟惯性控制、虚拟负惯性控制及虚拟下垂控制所承担的调频任务比例.根据储能荷电状态(SOC)和系统最大频差来调整负惯性控制单位调节功率,从而加速频率恢复;在虚拟下垂控制的基础上,提出变虚拟下垂控制单位调节功率方案,使虚拟下垂控制单位调节功率随SOC自适应变化.最后,以某区域电网为例,在阶跃负荷扰动和连续负荷扰动工况下验证了所设计策略的有效性.     

异步电机频率支撑能力分析及其等效惯量评估

与传统电力系统相比,新型电力系统正逐渐演变为直流和新能源高渗透的低惯量电力系统,负荷侧惯量占比逐渐升高。异步电机在负荷侧占有较高的比例,其在惯性时间尺度下所发挥的频率支撑作用需要进一步的研究。为了评估惯性时间尺度下异步电机的等效惯量,本文建立机电暂态下的异步电动机的小信号模型,推导出其有关异步电机消耗功率和系统频率偏差的传递函数。同时本文推导出异步电机对电力系统的有效惯量并分析异步电机对电网呈现惯量的时变特性。根据惯量响应阶段频率支撑能力这一思想,分析影响异步电机惯量频率响应的因素。提出异步电机等效惯量评估模型,量化体现出动态负荷的惯量频率支撑能力。最后在MATLAB/Simulink以及PSASP平台搭建仿真模型,验证本文提出评估模型和方法的正确性和有效性。     

基于解析法的高比例可再生能源系统惯量支撑储能配置

高比例可再生能源系统需要适宜的储能平抑其不确定性,但现有储能配置方法大多依赖于离线或仿真计算技术,计算成本较高、效率低,难以满足复杂多变新型电力系统实时调度的需求。针对这一问题,提出了一种新型的基于解析法的系统惯量支撑储能配置方法。建立了系统等效负荷概率分布模型用于求解传统机组期望发电量及同步概率,同时建立了以风电场为代表的可再生能源同步概率模型,实现了可再生能源和传统发电机组对系统惯量不确定性影响的充分表征,在此基础上求解了系统期望惯量;根据RoCoF约束求解需求惯量,并根据系统惯量的缺失值设计实现了储能功率配置,在保证系统RoCoF指标的基础上提升了计算效能。在IEEE 39节点系统中对所提方法进行了验证,结果表明了所提方法的有效性。     

考虑电热综合需求响应的虚拟电厂优化调度

针对配电网中以电、热为代表的多类型负荷的快速增长,以及可控机组、储能装置、风机等分布式能源的协调调度问题,提出了考虑电热综合需求响应的虚拟电厂（virtual power plant,VPP）优化调度模型。首先,将风机、热电联产系统、多种储能装置、电锅炉、电热负荷集成为虚拟电厂,在用户侧,将基于电价型和激励型需求响应措施相结合,建立电热综合需求响应模型;然后,以最大化虚拟电厂运营利润为目标,采用机会约束模型描述风机、负荷预测的不确定性和内部功率平衡,并考虑各机组运行约束和网络安全约束;在合理控制和协调各组件出力的基础上生成调度方案,最后采用量子粒子群算法对模型进行求解。在算例中比较了不同需求响应方案对热电负荷曲线优化结果、网络安全、虚拟电厂经济性的影响,比较了不同置信水平下虚拟电厂的调度结果,从而验证了模型的可行性。