[發明專利]一種基于主汽壓力的火電機組預測控制策略

有效

• 申請號: 201710391799.5
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107168059B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 趙琦;胡建根;羅志浩;張明;樊印龍;張國立;吳春潮;左東明;蘇燁;應明良
• 申請（專利權）人: 杭州意能電力技術有限公司;國網浙江省電力公司電力科學研究院;國家電網公司;新疆生產建設兵團紅星發電有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明公開了一種基于主汽壓力的火電機組預測控制策略。現有燃煤機組存在鍋爐熱量釋放波動性大的問題。本發明用給水流量來調節主汽壓力，將給水流量分為給水前饋流量和反饋給水流量；其中，給水前饋流量由智能前饋產生，反饋給水流量則由預測控制產生；將預測控制、神經網絡控制、自適應控制和模糊控制等先進控制技術應用到火電機組的優化控制中。本發明在確保現有火電機組控制系統的有效性基礎之上，通過基于主汽壓力的預測控制策略，能夠提高火電機組控制的穩定性和抗擾動能力，具有較好的實際應用價值。

技術領域

本發明涉及電力傳輸控制領域，具體地說是一種基于主汽壓力的火電機組預測控制策略，特別適用于超超臨界火力發電機組的傳輸控制。

背景技術

發電機組的控制系統對于滿足電網調峰調頻、實現機組經濟運行至關重要。但傳統的燃煤機組控制系統還面臨著以下問題：

(1)不精確的鍋爐燃燒控制。磨煤機磨出煤粉后進入爐膛后，由于煤粉發熱量是經常變化的，再加上現有制粉系統的不足，鍋爐中的熱量釋放經常波動。

(2)無法重現的制粉系統動態特性。制粉系統的動態特性受制于眾多因素，包括煤粉的成分、細度、濕度和給煤機的轉速等。

通常制粉系統的延遲時間在一分鐘到幾分鐘的范圍，上述兩個問題對于發電機組控制的困擾是顯而易見的。為了解決延時問題，可采用前饋+反饋的控制模式，在反饋控制部分應用目前國際上最前沿的解決大滯后對象控制問題的預測控制技術。采用這種技術能夠提前預測被調量(如主汽壓力、汽溫等參數)的未來變化趨勢，而后根據被調量的未來變化量進行控制，有效提前調節過程，從而大幅提高發電機組控制的穩定性和抗擾動能力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有火電機組控制系統存在的缺點，將預測控制、神經網絡控制、自適應控制和模糊控制等先進控制技術應用到火電機組的優化控制中，以大幅提高火電機組控制的穩定性和抗擾動能力。

為此，本發明采用如下的技術方案：一種基于主汽壓力的火電機組預測控制策略，包括如下步驟：

步驟1)，構建主汽壓力預測模型；

未來采樣時刻j的主汽壓力Pt(k+j)的估計值為：

式中，為權值；Pt(k)為采樣時刻k的主汽壓力，MPa；為采樣時刻k的主汽壓力估計值，MPa；Fw_d為反饋給水量，t/h；Fw_f為給水量的前饋，t/h；Fu為總給煤量，t/h；Tm為汽機閥門開度，％；記Fw為總給水量，t/h；Fw(k)＝Fw_d(k)+Fw_f(k)；B₁、B₂、C₁均為多項式系數；Δ＝1-q^-1為增量系數；為構成Diophantine方程的常量；k、j為與時間相關的常量；q^-1表示Diophantine逆矩陣；

步驟2)，確定各變量信息；

步驟3)，生成如下的控制策略：

式中，ΔFw_d為控制增量向量，T表示轉置，γ₁為權值，I表示單位矩陣，Ps為參考軌跡：Ps＝[Ps(k+1) Ps(k+2)...Ps(k+N)]^T，式中Ps(k+j)為未來采樣時刻j的壓力定值；

H₁為主汽壓力預測模型在k時刻已知的信息向量：

H₁＝[h₁(k+1) h₁(k+2)...h₁(k+N)]^T，