[發明專利]一種基于模糊控制規則改善一次調頻性能的控制方法

在審

• 申請號: 201410461133.9
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104298108A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 錢慶生;殳建軍;于國強;劉今;高愛民;丁建良;錢玉妹;呂劍虹;楊梓俊;張衛慶;李瑋;陳剛;胡尊民;王亞順
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇方天電力技術有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種控制方法，特別涉及一種基于模糊控制規則改善一次調頻性能的控制方法。?

背景技術

隨著國家“節能減排”政策的進一步實施，火力發電機組的發電成本日趨提高，而燃氣輪機及其聯合循環機組具有高效率、高靈活性、低排放、建設周期短、資金花費少等一系列的優點，成為代替火電機組的首選。大多數的聯合循環機組承擔著電網調峰任務，其負荷指令波動較大。其一次調頻指令較為頻繁，同時，新制定的考核標準要求一次調頻響應時間小于3秒，達到90％擾動幅度的響應時間小于15秒。而根據燃氣輪機的運行特性可知，燃氣從進入燃燒室，再到轉換成機組實發功率需要經歷2～3秒。汽輪機由于其慣性較大，且需要保證對外供熱的蒸汽品質，其蓄熱難以發揮作用。由此可見，在面對頻繁的一次調頻指令變化時，聯合循環機組實發功率跟蹤指令變化顯得力不從心。?

由于一次調頻指令的特殊性，其所引起的燃氣輪機燃料閥開度變化，與當前時刻聯合循環機組所處的負荷位置以及一次調頻指令變化幅度有關，傳統的固定前饋增益K的做法顯然不適合當前的控制要求。因此，研究設計針對一次調頻指令的智能前饋控制算法具有特別重要的意義。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種基于模糊控制規則改善一次調頻性能的控制方法，解決傳統的一次調頻控制帶來的燃氣輪機組負荷響應一次調頻指令時間較長，跟蹤一次調頻指令精確度較差，易于振蕩的技術問題。?

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于模糊控制規則改善一次調頻性能的控制方法，包括如下步驟：?

步驟1：建立一次調頻指令N_f與燃氣輪機燃料閥開度U₁之間的信號通道，采用模糊控制來改善一次調頻性能；?

步驟2：將聯合循環機組實發功率N_e模糊化，將其模糊集定義為：大、中、小3個模糊子集，模糊子集的隸屬度函數采用三角形函數；?

步驟3：將一次調頻指令N_f、燃氣輪機燃料閥開度變化量ΔU₁模糊化，分別將二者的模糊集定義為7個模糊子集：負大、負中、負小、零、正小、正中、正大，二者模糊子集的隸屬度函數仍然采用三角形函數；?

步驟4：采用Mamdani推理法則，得到模糊控制規則表，經過極大-極小組合規則來推理模糊算法，求得綜合的模糊關系R；?

步驟5：將模糊輸出量，即燃氣輪機燃料閥開度變化量ΔU₁使用重心法解模糊，得到最終精確的燃氣輪機燃料閥開度的變化量，并疊加在燃氣輪機燃料閥開度U₁的信號中。?

所述一次調頻指令N_f的范圍是[-10，10]MW。?

所述燃氣輪機燃料閥開度變化量ΔU₁的范圍是[-1.5％，1.5％]。?

與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過采用模糊控制規則改善一次調頻性能，彌補目前的傳統固定前饋增益控制方法的不足，用于燃氣蒸汽聯合循環機組負荷控制系統，使得系統在3秒內響應一次調頻指令，15秒內達到90％的擾動幅度這一新的考核標準要求，同時也保證系統實發功率能夠盡快的穩定；基于現場的專家經驗，對現場的采集的數據進行模糊化處理，因此，基于模糊控制規則改善一次調頻性能的控制方法具有良好的控制效果。?

附圖說明

圖1是本發明基于模糊控制規則改善一次調頻性能的控制方法示意圖。?

圖2是燃氣蒸汽聯合循環機組實發功率N_e的隸屬函數。?

圖3是燃氣蒸汽聯合循環機組一次調頻指令N_f的隸屬函數。?

圖4是燃氣輪機燃料閥開度變化量ΔU₁的隸屬函數。?

圖5是聯合循環機組位于109MW負荷點時，一次調頻指令響應效果對比圖。?

圖6是聯合循環機組位于165MW負荷點時，一次調頻指令響應效果對比圖。?

具體實施方式

本發明是將聯合循環機組的一次調頻指令經過模糊規則運算直接疊加于燃氣輪機燃料閥開度之上，使得燃氣輪機組負荷控制系統能夠響應一次調頻指令更加迅速，跟蹤效果更好。下面以180MW燃氣蒸汽聯合循環機組為例，結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。?

如圖1所示，為本發明基于模糊控制規則改善一次調頻性能的控制方法示意圖，包括如下步驟：?