基于LSTM预估补偿的火电机组主蒸汽温度控制系统

提出基于长短期记忆(LSTM)预估补偿的火电机组主蒸汽温度控制系统，从机组运行历史数据库中挖掘给煤量、主蒸汽压力和给水流量等因素与主蒸汽温度之间的非线性关系，构建主蒸汽温度控制系统的LSTM预测模型，进而根据预测值构建基于预估补偿的主蒸汽控制系统。结果证明：LSTM算法相比于反向传播(BP)算法具有较高的预测精度，并且在实际应用中，由预测值构建的预估补偿器可使控制系统提前动作，提升蒸汽温度的控制品质。     

基于协方差指标的火电机组负荷控制系统性能评价

提出了一种基于多变量数据驱动技术的火电机组负荷控制系统性能评价方法。该方法采用基于历史数据的协方差指标,将过程输出数据的协方差矩阵作为评价函数,通过计算基准数据与监测数据的评价函数比值,得到控制系统性能评价的指标值。同时,通过特征值分析将协方差指标的计算转化为输出矩阵的广义特征值乘积,利用统计推断理论使由部分样本数据计算的指标值更符合控制系统的总体特征。应用Matlab图形用户界面工具GUI设计基于协方差指标的火电机组负荷控制系统性能评价仿真界面,采用模型仿真数据及工业现场数据进行机组负荷控制系统的性能评价,结果表明基于协方差指标的性能评价方法合理、有效。     

基于实时数据的火电机组控制性能评估系统

在大型火电机组中控制回路是机组运行的重要环节,控制回路的调节品质能够反映出机组的运行状态,而在机组长期的运行过程中不可避免地会出现控制器控制性能的下降,通过对火电机组控制系统调节质量的实时监控,能够降低因控制性能下降而导致机组存在的运行风险。通过远程智能监控平台对火电机组在运行过程中机侧以及炉侧的主要自动数据进行读取并对控制性能进行评价,将评价结果返送至分散控制系统（Decentralized Control System,DCS）供运行人员参考。现场数据证明了所设计算法的有效性以及可行性。     

基于时域指标的火电机组负荷控制系统性能模糊综合评价

传统基于最小方差准则的火电机组负荷控制系统性能评价方法计算量较大,主要评价系统的随机性,而对系统确定性评价较少。对此,本文提出了一种新的基于时域指标的火电机组负荷控制系统性能模糊综合评价方法,利用隶属度函数对总体时域指标划分了性能评价等级,实现对机组负荷控制系统性能的定性评判,并采用火电机组负荷控制系统仿真模型数据验证了该评价方法的有效性和可行性,结果表明该方法计算量小,易于实现,评价结果准确。     

凝结水节流参与的超超临界机组一次调频控制方法

提高火电机组一次调频性能对维护电网稳定具有重要意义。提出一种基于凝结水节流的超超临界机组一次调频控制方法。基于热力学分析提出凝结水节流系统蓄能系数概念,计算凝结水节流对一次调频的能量贡献能力。设计基于多尺度分解的一次调频联合控制方法,调度凝结水节流系统和主机协调控制系统共同进行调频控制。仿真结果表明,所提控制方案能够在提高超超临界机组一次调频响应能力的同时减小机组运行参数扰动,所提蓄能计算有助于凝结水节流系统的安全高效运行。     

提高自动发电控制性能指标的协调控制策略优化与应用

分析了使火电机组协调控制品质较差且不能达到自动发电控制(AGC)性能考核指标的原因.采用分项动态自适应前馈技术和基于一次调频功能的AGC控制方案对机组协调控制系统进行了优化,优化后的机组协调控制系统应用于国投天津北疆电厂1号超超临界1 000 MW机组中.结果表明,机组在500～1 000 MW之间以20 MW/min的速率AGC变负荷时,机组负荷动、静态偏差均小于1％,主蒸汽压力偏差小于0.4 MPa,主蒸汽温度偏差小于6℃,微过热点蒸汽温度偏差小于10℃,AGC综合指标系数KP显著提高.     

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。     

基于BP神经网络的火电机组实时负荷裕度计算

基于BP神经网络给出了计算火电机组实时最大可调负荷的方法,该方法可通过对近期机组制粉系统出力、锅炉受热面温度、主蒸汽压力、给水流量、汽轮机振动及辅机性能等相关运行参数的分析,得到机组实时可调最大负荷。根据机组不同时段最大可调负荷与同时段机组运行参数的相关性,计算得到的机组负荷裕度不仅可以指导机组的优化运行,而且可使电网及时调整各机组负荷。     

火电机组滑压运行技术分析

随着新能源大规模并网,大功率火电机组逐步参与电网调峰,火电机组传统的滑压运行曲线不能满足深度变负荷运行的安全性和经济性。因此,优化火电机组滑压运行曲线越来越受到关注。本文对火电机组滑压运行的变负荷能力、经济性进行分析。建立了锅炉和汽轮机仿真模型,通过实际滑压运行数据和仿真模型数据对比,对变负荷滑压特性进行分析,确定每个工况下的最优主蒸汽压力,并提出调整燃烧器摆角、烟气挡板开度等可避免变负荷降低主蒸汽压力时出现的壁温超温现象。     

基于不确定度理论的稳态检测方法及其应用

本文基于不确定度理论提出了一种多变量稳态检测方法,该方法通过将各主要运行参数对汽轮机性能指标随机不确定的影响控制在规定的范围内来提取稳态信息,并能自适应地确定稳态区间长度。采用该方法对某超超临界1 000 MW火电机组运行数据进行稳态检测。结果表明:电功率和给水流量是系统稳态评价的关键指标;利用检测出的稳态工况计算得到的性能指标准确度高、一致性好,可用于汽轮机组的性能监测与诊断。将稳态检测结果与滑动窗口法对比,发现该稳态检测方法具有更高的检测灵敏度和准确度。因此,本文提出的稳态检测方法为利用历史运行数据进行火电机组性能监测与评价、故障检测与诊断奠定了基础,具有一定的工程应用价值。     

智能控制技术在火电厂应用研究现状与展望

智能控制是在人工智能及自动控制等多学科基础上发展起来的交叉学科,主要用来解决传统控制方法难以解决的复杂系统的控制。本文从神经网络控制、模糊控制及智能优化技术等角度,对智能控制技术及其在火电机组的主要应用形式和相应特点进行了综述。在此基础上,分析总结了智能控制技术在国内火电机组的主蒸汽温度控制、锅炉燃烧及排放控制、磨煤机控制、循环流化床解耦控制等控制系统中应用的研究进展情况,对其在具体应用中的有关问题进行了讨论,并展望了智能控制应用研究未来的发展,认为根据火电机组不同被控对象的特点,综合不同智能控制方法的优点建立的混合智能优化控制将会成为一个重要的研究内容。     

考虑后续恢复影响的扩展黑启动方案多目标优化与决策

综合考虑恢复初期阶段和后续阶段,提出一种扩展黑启动方案的多目标优化方法。以初期阶段内加权发电量最大化、尽快搭建系统的骨架网络和选择运行性能尽可能利于后续系统电压调整的被启动机组为优化目标,综合考虑机组启动约束和系统运行约束,建立扩展黑启动方案的多目标优化模型,然后结合快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)与Dijkstra法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。最后综合决策者的偏好因素和决策矩阵的客观信息,进行基于模糊熵权的Vague集多属性决策分析,选取出最满意的扩展黑启动优化方案。以新英格兰10机39节点系统为算例验证了所提方法的有效性。     

一种热工控制系统综合性能的评价方法

性能评价对于提高热工控制系统控制品质,优化机组性能具有重要意义。以单一类型扰动存在情况下的性能评价方法为基础,提出了一种热工控制系统综合性能的评价方法,该方法针对设定值扰动和随机性扰动同时存在的情况,通过一系列数据处理将误差分解,得到随机性误差分量和确定性误差分量,进而计算出系统的确定性和随机性性能指标。文中给出了该方法的一般步骤,并通过仿真及对某1000Mw火电机组主汽压控制系统的实际运行数据进行评价验证了该方法的有效性。     

基于运行数据的火电机组最佳■效率分析

基于运行数据和设备当前状态确定火电机组能够达到的最佳效率从而指导现场运行操作,是提高火电机组运行水平、实现节能减排的有效技术途径。首先分析火电机组实际工况与设计工况■效率的差距及影响因素,提出将设备性能劣化和人为操作这2种导致机组■效率下降的因素相区分的思路,然后基于机组的实际运行数据和数据挖掘方法,提出以机组控制指标参数为输入建立机组整体■效率预测模型的方法,最后利用某330MW循环流化床机组的运行数据进行■效率预测模型的训练和验证,并通过随机模拟分析获得了该机组各负荷下的实际最佳■效率及相应的最优控制指标参数。文中方法可为现场运行人员的优化操作提供量化指导。     

火电机组中部分信号的时序预测研究

火电机组在升降负荷过程中,受设备性能所限,锅炉主要控制参数存在大延迟、大惯性等特点,难以平衡机组负荷快速响应与主蒸汽压力稳定控制之间的矛盾。提出一种自回归滑动平均(autoregressive movingaverage,ARMA)模型与粒子滤波算法相结合的综合法用于火电机组中部分信号的时序预测,旨在对锅炉侧的主蒸汽压力等信号进行超前预测,一定程度上解决锅炉侧主要参数控制迟延。该方法首先结合历史数据进行ARMA模型建模,通过粒子滤波算法对模型参数进行校正,最后利用经校正的模型计算得出信号时序预测值。利用该方法对某机组的主蒸汽压力、锅炉总煤量、主蒸汽压力设定值数据在Matlab平台进行预测仿真,结果表明,本方法在预测精度方面较ARMA模型有明显的提升。     

主蒸汽温度控制系统前馈的优化

针对电网“两个细则”[1]实施下因各电厂提高燃料率的动态超调量对主蒸汽温度控制的影响,基于主蒸汽温度控制动态模型设计了新型主蒸汽温度控制系统的前馈控制器,给出了该控制器的动态配比整定原则和算法,并对该算法进行了模型仿真验证.将前馈控制器用于主蒸汽温度串级控制系统构成主蒸汽温度前馈-串级控制系统,采用该系统对某600 MW机组主蒸汽温度控制系统进行了优化.优化后的控制系统,在机组稳态时主蒸汽温度在±3℃(设定值)的范围内波动;在机组负荷变化率为2.5％MCR时主蒸汽温度在±5℃(设定值)的范围内波动.从而克服了煤量和风量对主蒸汽温度的干扰,消除了“两个细则”实施下提高燃料率的动态超调量对主蒸汽温度的影响.     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动态矩阵预测(DMC)控制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出。根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能。以某660MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强。     

主汽压系统的综合控制性能评价

在分析了主汽压控制系统评价特点后,选择Harris指标作为稳态段性能评价指标,并给出了基于拉盖尔模型的递归最小二乘估计最小方差算法中时标的选择方法;进而研究了动态段性能评价,提出了求解系统跟踪时刻的计算方法,并以此为分界点将数据分为两部分,分别用于计算系统的确定性性能指标和随机性性能指标。并提出了此情况下控制回路综合性能评价的一般步骤。通过仿真对比分析,验证了本算法的有效性。最后应用于某600 MW火电机组的主汽压控制系统进行了控制性能综合评价。     

数据驱动型实时燃烧优化控制架构及应用

在安全运行基础上,为提高火电机组经济性和环保性,提出了基于历史运行数据、燃烧试验数据和实时运行数据的燃烧优化自动控制架构。在该架构中引入稳态检测、锅炉效率在线计算、数据挖掘、非线性建模、智能优化等技术,得到用于燃烧优化的运行控制基准和实时控制增量指令。这些数据经过可靠的通信和安全无扰的控制逻辑与原控制系统进行融合,根据机组运行状态参与锅炉燃烧实时控制优化。基于该架构的燃烧优化系统已在燃煤电厂实际应用,在宽负荷范围内实现了燃烧运行状态分析、指令自动优化和锅炉效率提升。可基于该自动控制架构拓展优化其中各技术要素,并应用到其他各种炉型和控制系统中。     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动.态矩阵预测(DMC)拄制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出.根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能.以某660 MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强.