基于运行工况辨识的风电机组健康状态实时评价方法

针对大型风电机组运行工况和状态信息复杂,健康状态难以准确评价的问题,提出基于工况辨识的健康状态实时评价方法。该方法充分考虑机组运行工况的复杂性和多变性,采用工况辨识实现运行工况空间的划分。在各运行工况子空间,建立基于高斯混合模型(gaussian mixture model,GMM)多状态特征融合的健康状态评价模型。采用健康衰退指数(health degradation index,HDI)作为机组健康状态评价指标,并给出健康衰退报警限的确定方法。该方法用于某1.5MW风电机组传动系统故障前的健康状态评价。结果表明,该方法提前监测到机组健康状态的衰退趋势,可实现故障的早期预报,避免严重故障发生,并为合理调整运行和安排维修提供依据。     

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。     

机组在线运行优化系统及实时目标工况的确定

介绍了机组在线运行优化系统的体系结构、数据流程和功能模块,提出了机组运行目标工况的定义和实现方案。采用基于趋势提取的检测方法对机组历史运行工况数据库进行稳态判定,将运行不可控因素作为约束条件运用K-均值法将机组稳定运行工况聚类到不同的工况簇中,以机组供电煤耗作为评价基准对各工况簇中的工况进行寻优,将各工况簇中的运行最优工况组合起来作为训练样本,建立起机组运行目标工况的神经网络模型,在进行实例验证后对模型进行分析讨论。实际应用表明,模型能够及时跟踪机组的运行特性变化,实时确定机组目标工况,对于提高机组经济运行水平具有现实意义。     

基于T-S模糊模型的燃气轮机系统负荷跟踪多目标预测控制

传统控制策略主要解决燃气轮机系统负荷跟踪问题,缺乏对经济性能的考虑。设计了基于T-S模糊模型的多目标预测控制器以同步提高系统跟踪性能和经济性能。首先,针对燃气轮机系统强非线性特性,选用T-S模糊模型增量结构,选取某联合循环机组历史数据进行模型辨识,所得模型能够根据运行工况实时更新模型参数,避免了模型失配问题。然后,基于此模型设计多目标预测控制器,定义负荷跟踪指标和经济性能指标,并对指标进行加权构成多目标代价函数。在多目标优化问题求解中,使用同步传热搜索算法优化代价函数获得控制量,提高控制系统快速性。仿真实验及评价指标结果表明,该多目标预测控制策略能够有效提高系统跟踪性能和经济性能。     

基于T-S模糊模型的燃气轮机系统负荷跟踪多目标预测控制

传统控制策略主要解决燃气轮机系统负荷跟踪问题,缺乏对经济性能的考虑。设计了基于T-S模糊模型的多目标预测控制器以同步提高系统跟踪性能和经济性能。首先,针对燃气轮机系统强非线性特性,选用T-S模糊模型增量结构,选取某联合循环机组历史数据进行模型辨识,所得模型能够根据运行工况实时更新模型参数,避免了模型失配问题。然后,基于此模型设计多目标预测控制器,定义负荷跟踪指标和经济性能指标,并对指标进行加权构成多目标代价函数。在多目标优化问题求解中,使用同步传热搜索算法优化代价函数获得控制量,提高控制系统快速性。仿真实验及评价指标结果表明,该多目标预测控制策略能够有效提高系统跟踪性能和经济性能。     

基于LSSVM的汽轮机阀门流量特性辨识及应用

阀门流量特性的准确辨识对于汽轮机控制至关重要。提出了一种基于最小二乘支持向量机（LSSVM）的汽轮机阀门流量特性辨识方法：通过对机组的历史运行数据进行筛选,获得其处于稳定工况下的运行数据;利用LSSVM辨识由综合阀位指令、主蒸汽压力、调节级压力等构成的主要参数向量与计算获得的汽轮机实际进汽流量之间的关系;最后利用已建立的LSSVM模型,并通过改变主要参数向量值来模拟汽轮机阀门流量特性试验的工况,进而实现对汽轮机阀门流量特性的辨识。该方法不需要进行汽轮机阀门流量特性试验,减轻了工作量,避免了试验方法对机组安全稳定运行带来的不利影响。     

基于LSSVM的汽轮机阀门流量特性辨识及应用

阀门流量特性的准确辨识对于汽轮机控制至关重要。提出了一种基于最小二乘支持向量机（LSSVM）的汽轮机阀门流量特性辨识方法：通过对机组的历史运行数据进行筛选,获得其处于稳定工况下的运行数据;利用LSSVM辨识由综合阀位指令、主蒸汽压力、调节级压力等构成的主要参数向量与计算获得的汽轮机实际进汽流量之间的关系;最后利用已建立的LSSVM模型,并通过改变主要参数向量值来模拟汽轮机阀门流量特性试验的工况,进而实现对汽轮机阀门流量特性的辨识。该方法不需要进行汽轮机阀门流量特性试验,减轻了工作量,避免了试验方法对机组安全稳定运行带来的不利影响。     

供热机组多元工况下能效状态基准研究

为响应国家“双碳”战略,供热机组的优化运行对于节能减排有重要意义,如何确定真实可靠的能效状态基准值是运行优化的关键所在。基于数据挖掘算法,对机组历史数据进行分析:首先,以负荷和供热流量为特征量,采用区间估计的方法进行稳态筛选;其次,针对机组供热期和纯凝期,采用等间隔分类方法对其进行工况划分;然后,对每个稳态工况内的数据,采用高斯混合模型（Gaussian mixture model,GMM）算法模型,选择出热耗率最低时的样本作为基准样本,基于基准样本进一步估计其概率密度分布,从而获得各工况下能效状态的基准区间;采用BP算法建立能效状态基准回归模型,从而建立机组多元工况下的基准值工况库。最后,选取某320 MW供热机组历史数据进行方法验证和在线实时监测。分析结果表明,该方法可以优化机组运行,达到节能减排的目标。     

瞬态变工况下电厂燃气轮机气路故障诊断方法研究

为避免失修和过修,提高电厂燃气轮机可靠性和可用性,降低运维成本,确保其安全稳定、绿色高效运行,提出了一种适用于瞬态变工况且包含可变几何压气机的电厂燃气轮机气路故障诊断方法。推导了压气机IGV开度变化对压气机流量特性线和效率特性线的影响数学关系式,建立了以燃气轮机性能分析与气路故障诊断为目的高精度燃气轮机热力模型,并提出了适用于瞬态变工况且包含可变几何的电厂燃气轮机气路故障诊断策略。通过现场实际机组运行测试,验证了所提出的方法具有良好的诊断准确性与实时性,实现了在瞬态变工况下的故障辨识。     

阳宗海300MW机组非线性动态模型

采用机理与实验数据拟合相结合的方法,建立典型300MW机组模型,分析了制粉过程、汽水系统、过热器差压、汽轮机动态的特点.采用稳态运行工况点求取了静态参数,通过最小二乘辨识算法得到了动态参数,并与实际机组协调方式下的运行数据进行了对比验证.实验表明,该模型具有较理想的复现性,可用于控制系统的分析设计和先进算法的性能评价.     

M701F型燃气轮机的在线运行负荷特性

分析了重型燃气轮机负荷特性的影响因素,提出了研究重型燃气轮机负荷特性的技术路线。基于此,针对某M701F型燃气轮机,以国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)的标准条件为基准,由机组的在线运行数据获得其负荷特性曲线,并建立负荷特性的数学模型。考察该燃气轮机6 940组实际数据,得出结论:当折算基准功率不小于18MW时,其负荷特性数学模型的最大相对误差不超过5.73%。     

IGCC燃用低热值燃料的燃气轮机运行性能优化

天津IGCC是中国第一座整体煤气化联合循环电站。系统中燃气轮机的燃料为气化炉产生的热值较低的合成气,作为国内第一台应用于IGCC技术的燃气轮机,在运行过程中存在着合成气热值与设计值偏差大、烧嘴过热、燃烧室偏烧等问题。针对存在的问题,首先介绍了IGCC电站燃用低热值燃料的燃气轮机与普通燃气轮机在燃料、燃烧方式、燃烧器结构等方面的区别;然后结合实际运行参数分析,重点对存在的问题提出性能优化方案及措施。对燃用低热值燃料的燃气轮机后续发展具有一定的借鉴意义。     

基于混合Copula函数的风电机组异常识别方法

风电机组的功率曲线是衡量风电机组运行性能的重要指标,其中存在大量异常数据直接影响风电机组运行维护,研究功率曲线异常识别方法对提高风电机组运行稳定性具有重大意义.本文通过对功率曲线的特性分析,分三种工况建立了基于概率分布函数(Copula函数)的功率曲线异常数据识别模型及影响因素Kendall秩相关分析,从而确定了与功率...     

联合循环电站低负荷烟气成分控制对策研究

联合循环电站采用的重型燃气轮机在启动以及低负荷阶段普遍存在冒黄烟现象,其中承担调峰工作的机组问题尤为突出。初步判断,冒黄烟是由于低负荷工况下烟气中NO2含量升高所致。为进一步理清燃气轮机黄烟生成机理,有效地控制低负荷工况下烟气中NO2含量,以GE公司6F.03燃机为研究对象,针对燃机启动阶段,采用现场烟气测试的方法对余热锅炉内部不同位置烟气成分进行监测,并对比分析黄烟生成的影响因素,最后从燃机侧和余热锅炉侧提出了重型燃气轮机抑制黄烟的对策及治理措施。     

考虑风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化决策

双馈型风电机组的无功调节范围随其有功功率输出变化而存在波动性,极端条件下,又有其不可调节性,由此必然降低其对自身电压水平支撑的持续性。为此,在依据功率估算数据对风电场输出功率分布特性进行统计分析的基础上,提出考虑风功率分布特性的风电场无功补偿容量优化决策方法。该方法在充分计及双馈感应发电机无功调节能力与风功率分布特性的前提下,以无功补偿的投资成本与运行成本最小化为目标,构建无功补偿容量优化计算模型。该研究可使双馈型风电场的无功补偿决策更具针对性,并以最小代价实现该类风电场连续、无缝的无功电压调节。应用改进粒子群优化算法对所构建算例系统进行求解,分析结果表明了该研究的有效性。     

考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估

针对风电机组的运行可靠性易受极端天气影响的问题,提出了一种考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估方法。同时考虑风电机组自然退化、极端天气冲击导致的瞬时退化以及极端天气持续过程产生的加速退化,构建极端天气下的风电机组综合退化模型;考虑风电机组退化过程对其耐冲击性能的影响,建立风电机组竞争失效可靠度模型以评估风电机组可靠性;基于我国北方某风电场工程数据和极端天气历史数据评估了某2 MW风电机组的可靠性并进行了参数灵敏度分析。结果显示,到第5年时,仅考虑自然退化的方法评估风电机组可靠度为0.84,而考虑极端天气冲击过程的方法评估风电机组可靠度为0.178,后者更加符合工程实际。通过模型参数的灵敏度分析发现,运行时间超过3年后,退化失效开始逐渐影响风电机组的可靠性。     

F级燃机调速系统建模研究与应用

在对某F级重型燃机调速系统负荷-频率控制策略、实际调频特性进行试验研究以及对现有电力系统仿真软件PSD-BPA所提供的调速器和原动机相关模型进行适用性分析的基础上,从电网频率安全要求出发,对调频性能满足电网需求的F级燃机建立了适用于国内主流调速系统的仿真模型和参数实测方法,仿真计算结果与试验数据对比表明该模型能够较好地仿真燃机的实际调频性能,随着燃机数量的增加,采用该模型进行电力系统仿真计算将能够较好地模拟燃机真实的负荷-频率特征,对完善电网仿真计算数据基础、电力系统暂态稳定分析、电网控制策略研究和制定电网安全预警控制措施等都将起到重要的作用。     

一种新型双风轮风力发电装置的特性分析

利用Bin方法对一种新型的双风轮风力发电装置与同规格的单风轮风力发电装置的运行数据进行处理,得到风电机组性能评估所需要的发电功率、发电效率和功率标准差等相关参数的曲线图与直方图,并进行比较分析。结果表明:相对于单风轮风电装置,新型双风轮风力发电装置的发电功率及发电效率高,启动风速低,低风速风能资源的利用效率高,并且运行稳定。该新型风电装置的研发成功将为以后的风电研究开辟一条崭新的道路。     

融合粗糙集与神经网络的燃气轮发电机组振动故障诊断方法

针对燃气轮发电机组振动故障诊断中可测参数难以直接反映机组故障状态的问题,提出一种融合粗糙集理论和神经网络的燃气轮发电机组振动故障诊断方法。结合粗糙集对燃气轮发电机组振动信号原始特征数据进行约简,减少冗余信息。将粗糙集与神经网络有机结合,用优化了的神经网络诊断燃气轮发电机组振动故障。试验结果表明了所述方法的有效性,为燃气轮发电机组振动故障的快速诊断提供了可参考的新思路。     

风力发电机通用化建模研究

对风力发电机研究目的不同导致风力发电机建模方式、方法各异,不同模型之间无法共享和统一评价。基于此提出风力发电机建模通用化概念,将常规风力发电机建模分为风速建模、风力机建模、发电机建模、电气控制部分建模和模型参数规范等五部分,针对每部分提出相应的通用化建模思路,最后提出基于制造参数和电网运行数据两种评价方向。模型通用化研究对风力发电机建模技术标准化和更好的服务于现代电力系统稳定性分析有一定意义。