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。     

改进型DEB协调控制在大迟延控制对象上的应用

针对神华陕西国华锦界能源有限责任公司(锦界电厂)3号亚临界600MW机组燃料量对主蒸汽压力变化响应的纯迟延长、惯性大的特点,将原机组协调控制系统的单纯直接指令平衡(DIB)控制系统前馈-反馈调节结构优化为改进型直接能量平衡(DEB)控制系统+动态预超调燃料前馈控制结构。应用结果表明,改进后的协调控制系统克服了机组的大迟延环节对主蒸汽压力调节的影响。当机组负荷指令变化时,控制系统快速改变汽轮机调节阀开度,从而消除或减小了锅炉主控对负荷变化响应的迟延;通过合理配置较大比例的动态预超调燃料前馈量,及时提高锅炉蓄热量,减小了主蒸汽压力的动态偏差。DEB控制系统在主蒸汽压力变化前通过锅炉热量信号动态预调节燃料量,使主蒸汽压力快速跟踪其设定值,对长迟延、大惯性系统具有较好的适应性。     

电厂锅炉及辅机对电力系统动态频率影响的仿真研究

目前进行电力系统频率稳定研究主要是将系统进行单机单负荷等值,采用单机单负荷模型。该模型主要是基于Anderson提出的低阶系统频率响应模型,其忽略了锅炉及辅机对系统动态频率的影响。在低阶系统频率响应模型基础上,建立了一个包含电厂锅炉、辅机及机组控制系统的简单闭环模型,用于电力系统频率稳定研究。该闭环模型计及了由锅炉效应及厂用电驱动的辅机设备的频率效应。仿真对比了系统在遭受同一扰动时,锅炉主蒸汽压力恒定、辅机由无穷大电源供电及考虑辅机由厂用电电源供电三种情况下系统的动态频率。仿真结果表明,当系统所遭受的扰动较大时,锅炉及辅机设备对系统动态频率的影响不应被忽视。     

基于预给煤动态模型的直接指令平衡系统在火电厂协调控制中的应用

配置直吹式制粉系统的大容量火电机组存在如下问题:制粉系统迟延长、锅炉热惯性大;在自动发电控制(AGC)调节中负荷响应迟缓,动态跟随性差;滑压运行时汽压调节偏差大,系统可控性差。基于预给煤动态模型的直接指令平衡系统,利用锅炉预给煤模型和汽轮机前馈模型对机组负荷控制的动态调节分量与偏差修正分量实施解耦,利用汽压设定值模型与滑压段附加锅炉指令模型对滑压段汽压的动态调节过程进行解耦,对负荷与汽压调节进行分时调度。利用机组对象特性的特征参数,根据指令模型结构进行工程整定,直接指令平衡系统在浙江省内得到应用,提高了机组负荷跟随性能与动态调节精度。     

燃煤汽包炉发电机组的动态建模及其运行数据验证

基于机理分析并结合机组实际运行数据,建立了一台汽包锅炉燃煤机组的非线性动态模型。该模型描述了机组的汽包压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度和输出功率的动态特性。该建模方法避免了附加试验信号对机组正常运行的影响。建模过程中,当机组变负荷运行时,其他重要参数如压力、蒸汽流量及吸热量对主蒸汽温度的动态特性的影响得到了研究;并且过热器吸热量由炉膛辐射能信号来确定。验证结果表明：在一定范围内,模型输出的4个输出变量基本上与机组数据是一致的。     

间接能量平衡协调控制系统前馈控制策略的优化

对于非线性较强的主蒸汽压力和机组负荷,单纯采用机炉主控制系统的间接能量平衡(IEB)协调控制策略,难以在机组变负荷工况下取得较好的控制品质。对此,基于传统的IEB协调控制系统和汽包锅炉动态模型,设计了适应于单元机组特性的前馈控制策略,并分析了该前馈控制的特点,给出了控制参数的在线整定方法。该方法在机组的负荷响应试验过程中,使主蒸汽压力最大动态偏差<0.35MPa,表明优化后的IEB协调控制系统具有较好的动态调节品质。     

间接能量平衡协调控制系统前馈控制策略的优化

对于非线性较强的主蒸汽压力和机组负荷,单纯采用机炉主控制系统的间接能量平衡(IEB)协调控制策略,难以在机组变负荷工况下取得较好的控制品质.对此,基于传统的IEB协调控制系统和汽包锅炉动态模型,设计了适应于单元机组特性的前馈控制策略,并分析了该前馈控制的特点,给出了控制参数的在线整定方法.该方法在机组的负荷响应试验过程中,使主蒸汽压力最大动态偏差＜0.35 MPa,表明优化后的IEB协调控制系统具有较好的动态调节品质.     

基于实测轨迹校正模型参数对电力系统频率动态过程仿真精度的影响

研究电力系统频率动态过程的重要手段是基于数值仿真的方法,但多次事故后仿真复现表明,采用现有的模型及参数无法准确描述实际电力系统的频率动态过程,仿真结果与实测轨迹之间存在明显偏差。文章首先基于WSCC系统,分析不同参数对频率动态过程的影响趋势,并基于东北电网网架结构和实测数据,在复杂多机系统中验证从WSCC系统得出的不同参数物理特性结论。基于实测轨迹并参考参数的物理特性结论校核频率动态过程仿真模型和参数,提高频率动态过程的仿真精度,对于整定低频减载方案,克服以往保守的运行方式等方面提供有效依据。     

100%负荷下FCB初期主蒸汽压力变化特性仿真

为了研究在机组快速甩负荷(FCB)初期锅炉主蒸汽压力的动态特性,建立了300 MW机组汽水系统模型,并进行100%负荷下FCB仿真试验。结果表明:对于主蒸汽压力控制,小容量高压旁路系统同时配置一定量的动力排汽阀(PCV)效果优于大容量高压旁路系统;缩短旁路阀的快开时间,对FCB初期主蒸汽压力的调节较为有效;高压旁路系统及PCV总泄放量低于65%BMCR的机组不适合进行FCB。     

考虑主蒸汽压力模型的1000MW级汽轮机组一次调频特性研究

对某1 000MW级汽轮机组调节系统实测数据进行分析,指出汽轮机经典模型的不足;提出通过增加主蒸汽压力对经典模型加以改进,改进模型的仿真结果与实测数据相符,证明了模型的可靠性;通过假定机组处于孤立电网中而模拟电网负荷降低以及电厂减负荷时整个孤网的动态特性,获得扰动曲线,为进一步研究汽轮机组调节特性提供了理论基础。     

一次调频参数对超超临界二次再热机组性能的影响

二次再热机组流程复杂,惯性较大,其一次调频特性对电厂的运行稳定性、灵活性影响较大。以GSE仿真平台为基础,采用JTopmeret模块和自定义程序相结合的形式,建立了超超临界二次再热汽轮机的仿真模型与一次调频模型,并对此模型进行了精度校验。在此基础上,研究了二次再热机组参与一次调频过程中的热力参数响应特性,分析了负荷阶跃幅度、调速不等率对二次再热机组一次调频特性的影响。结果表明：当机组的负载功率增加时,二次再热机组一次调频控制系统开始动作,在动态调节过程中,实时频率小于50Hz,在达到稳态后,一、二次再热蒸汽的流量、压力变化相对值大于主蒸汽流量、压力变化相对值。在二次再热机组一次调频过程中,频率的动态超调量随负荷阶跃幅度的增大而增大,随调速不等率减小而增大。频率的调节时间随着负荷阶跃幅度的增大或调速不等率的下降而延长。与一次再热机组相比,二次再热机组一次调频控制系统动作较快,但调节过程中最大超调量较大。     

火电机组一次调频功率响应特性精细化建模

由于火电机组的功率响应具有较强的非线性特性,常规线性模型难以精确反映机组实际的一次调频响应特性.通过分析汽轮机阀门流量特性、主汽压力等关键因素对机组一次调频功率响应特性影响,引入阀门流量特性和主汽压力耦合函数、主汽压力模型和调节级压力-负荷动态转换系数,在典型汽轮机模型基础上构建火电机组一次调频功率响应特性精细化模型....     

太阳能辅助燃煤发电系统变工况动态特性分析

针对某600 MW亚临界机组太阳能辅助燃煤发电系统,选择夏至日全天100%THA、75%THA、50%THA3个运行工况,使用TRNSYS瞬态模拟软件,在太阳辐射日变化的条件下,对接入太阳能辅助燃煤发电系统后机组运行的动态特性进行了模拟。结果显示,不同工况下太阳能辅助燃煤发电系统的运行受到太阳能辐照波动的影响,变工况下的系统主要参数变化与流量变化密切相关,太阳能系统运行时锅炉主蒸汽温度升高,烟温降低,压力降低,负荷越低光电转化效率越低。在变工况过程中太阳能接入锅炉会造成主汽温度的升高,必须采取动态喷水减温措施控制主蒸汽温度,维持太阳能侧和锅炉侧的换热平衡。     

600MW超临界机组非线性模型的仿真研究

基于某电厂600 MW超临界机组控制系统,选取一个三输入两输出的机组控制系统模型,在此基础上利用Matlab软件仿真工具Simulink搭建起整个机组协调控制系统模型。通过对机组主蒸汽压力、主蒸汽流量、调速级一级压力、机组功率等参数实际运行曲线与仿真模型的仿真曲线相比较,仿真模型各参数曲线与机组实际运行曲线基本吻合,具有典型的非线性特征。此模型的建立也为相关内容的研究提供了借鉴。     

发电机中间过热时间常数对电力系统频率动态过程仿真影响

针对电网频率质量造成的电网崩溃事故,讨论了单机带综合负荷系统模型引入蒸汽容积效应环节后,过热环节中发电机中间过热时间常数对系统频率动态仿真的影响。制定了轨迹评价指标,并通过仿真的方法获得发电机中间过热时间常数变化与轨迹评价指标变化的关系。实例验证:引入蒸汽容积效应环节后,发电机中间过热时间常数对于频率仿真曲线回升斜率的校核效果优于调差系数的效果,有利于电力技术人员在电网事故后,对电网频率动态过程进行再现分析。     

基于动态线性自回归预测及燃烧状态观测器的锅炉控制系统

针对火电机组锅炉控制系统由于燃烧过程滞后而导致的主蒸汽压力波动大等问题,提出了一种新型的锅炉控制系统。利用改进线性自回归预测算法及燃烧状态观测器,分别从压力变化及燃烧过程角度对燃料量需求值进行修正,将修正信号作为前馈引入锅炉控制系统以提高机组主蒸汽压力的稳定性。以可编程控制器作为硬件平台,依据自动发电控制（AGC）考核内容在APROS仿真平台上针对某300 MW机组的高低负荷段分别进行10%MCR和5%MCR单向升降负荷试验,结果表明,基于动态线性自回归预测及燃烧状态观测器的新型锅炉控制系统在提高机组负荷响应速度的同时保证了主蒸汽压力良好的跟随性,提高了机组的AGC响应能力和品质,具有一定的工程应用价值。     

直流炉一次调频控制策略研究与应用

直流炉由于蓄热能力小，使其一次调频能力受到限制。针对华能南京电厂1、2号直流炉机组，在详细测试和分析直流炉机组动态特性的基础上，通过仿真比较，确定了直流炉机组一次调频的控制策略。实际运行表明，改进后的一次调频控制系统有效地协调了直流炉和汽轮机间的能量平衡，使在由于一次调频引起机组功率快速升、降的过程中仍能维持较好的机前压力,确保了一次调频控制系统的长期、稳定投入。     

基于电力网络一次调频动态模型建立及仿真

传统一次调频(PFR)模型忽略网络和电厂炉侧主蒸汽压力约束;不计主蒸汽压力对发电机出力影响,认为发电机功率-频率响应是线性关系。充分考虑锅炉、汽机、负荷、电网之间相互配合和制约关系,考虑发电机频率响应的非线性因素并建立了基于实际电力网络的PFR动态模型。该模型可用于分析电力网络各环节PFR动态响应对频率稳定的贡献,体现发电机、负荷和电网动态PFR综合能力。通过对IEEE 30节点系统进行仿真,分析了网络、炉侧对PFR的影响、约束对PFR的影响和线路跳线故障,并得出结论:当机组运行在上限、限载或部分机组没有并入PFR都会使电网的PFR能力下降;系统管理者应正确管理PFR服务,加强参数管理,合理调度潮流,使机组尽量不在接近约束的情况下运行,确保机组在需要时能释放出PFR容量抑制频偏;频偏出现后,系统管理者应合理调度二次调频(SFR)使频率尽快返回基值,并使系统整体PFR能力得到恢复。     

直流炉机组简化非线性模型及仿真应用

通过合理简化和机制分析,建立适用于直流炉机组协调控制系统控制器设计的简化非线性数学模型。建模时考虑制粉环节、减温水环节和回热加热对过程输出的影响。该模型以燃料量指令、总给水流量、汽轮机阀门开度为输入,以汽轮机功率、主蒸汽压力和汽水分离器出口焓为输出。结合某1 000 MW超超临界机组运行数据辨识得到了在50%负荷到100%负荷范围内工作的机组模型参数。对模型进行了开环阶跃扰动实验和现场运行数据对比实验。仿真结果表明,模型开环动态特性与实际机组开环特性在本质上一致,且具有一定精度,可以用来设计协调控制系统控制器。