[發明專利]一種柔性協調控制系統的平衡跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 201811196117.6
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109441559B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 田亮;劉海喆;葛維春;劉鑫屏;鄧拓宇;劉吉臻;李樹陽;羅桓桓;張田婷
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;國網遼寧省電力有限公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: F01D17/00
• 分類號: F01D17/00;F23N1/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

一種柔性協調控制系統的平衡跟蹤控制方法，所述方法在采用柔性協調控制系統對火電機組進行控制的過程中，每間隔一定數目的控制周期設置一個跟蹤周期，在跟蹤周期內允許柔性因子發生變化，鍋爐側控制輸出和汽機側控制輸出維持不變，所有鍋爐側控制器均跟蹤鍋爐側控制輸出信號，所有汽機側控制器均跟蹤汽機側控制輸出信號；在其余控制周期內，柔性因子信號維持不變。本發明在柔性協調控制系統中增加了平衡跟蹤控制邏輯，徹底消除了柔性因子變化對控制系統的擾動，而且不會對系統控制品質造成可觀測到的影響，從而提高了火電機組的控制品質。本發明方法邏輯結構簡單，不需要現場調試，特別適合于深度調峰運行火電機組的協調控制系統。

技術領域

本發明涉及一種適應火電機組深度調峰運行的柔性協調控制系統的控制方法，屬于發電技術領域。

背景技術

為了適應用電負荷隨機變化和以風電為代表的具有強擾動性的發電電源規?；⒕W，火電機組應具備深度調峰運行能力，將發電負荷調節下限由50％Pe(額定發電負荷)拓寬至40％Pe甚至更低。其中100％～50％Pe為常規負荷段，低于50％Pe為深調峰負荷段。常規負荷段和深調峰負荷段火電機組的控制目標明顯不同：常規負荷段內需要優先保證機組發電負荷響應能力；深調峰負荷段需要優先保證機組自身運行穩定性特別是燃料量的穩定。這兩個目標存在矛盾不可兼得。

這一矛盾本質上是由火電機組協調控制系統的鍋爐燃料量-汽輪機調閥開度對發電負荷-汽輪機前蒸汽壓力被控對象特性決定的。一方面對于具有大慣性特性的對象，為保證被控變量及時響應設定值變化，必須在控制輸出側施加很大的動態過調量以克服對象慣性，控制輸出的變化幅度和被控變量的響應速度之間存在矛盾；另一方面，協調控制系統被控對象為雙入雙出多變量對象，發電負荷、機前壓力對調閥開度的響應速度都比較快，而對燃料量的響應速度都比較慢，這樣采用汽機調閥無論控制發電負荷還是機前壓力都能獲得很好的控制品質，而采用燃料量無論控制發電負荷還是機前壓力都難以獲得良好的控制效果?，F場存在以爐跟機為基礎的協調控制系統即燃料量控制機前壓力汽機調閥控制發電負荷、機跟爐為基礎的協調控制系統即燃料量控制發電負荷汽機調閥控制機前壓力兩種控制方案。爐跟機為基礎的協調控制系統的特點是發電負荷響應速度快但機前壓力、燃料量波動大；機跟爐為基礎的協調控制系統的特點是機前壓力控制品質好、燃料量波動幅度小，但發電負荷響應速度慢。

兩種不同的協調控制系統正好能夠對應常規負荷段和深調峰負荷段的控制目標：即常規負荷段投入爐跟機協調控制系統優先滿足發電負荷響應能力要求，深調峰負荷段投入機跟爐協調控制系統優先滿足機前壓力、燃料量穩定性的要求。傳統的設計方案是在機組整體協調控制系統中分別設計爐跟機和機跟爐兩種控制方式，由運行人員根據需要選擇投入其中的一種。當投入一種控制方式時，另外一種處于跟蹤狀態，兩種控制方式間可無擾切換。對于處于跟蹤狀態的控制方式，需要在兩處進行跟蹤：一處是設定值跟蹤被控變量變化；一處是控制器輸出跟蹤處于正?？刂品绞较碌目刂破鬏敵鲎兓?。

在實際運行過程中，傳統設計方案存在的主要問題是控制系統之間的切換是剛性的，不是處于爐跟機控制方式下就是處于機跟爐控制方式下，因此控制目標的切換也是剛性的，即不是滿足發電負荷響應能力就是保證機組運行穩定性，不存在漸變區間，不能實現兩個控制目標的平穩過渡。例如切換點為50％Pe，當發電負荷指令為剛超過50％時控制目標就是保證發電負荷響應能力，剛低于50％時就立刻轉變為保證機組運行穩定性。實際上機組發電負荷指令是連續變化的，在機組發電負荷指令由高向低變化時，高于但接近50％負荷時，雖然需要優先保證發電負荷響應能力，但也需要開始顧及機組運行穩定性；負荷指令低于但接近50％負荷時，雖然需要優先保證機組運行穩定性，但也可以適當顧及發電負荷響應能力。而柔性控制恰好可以解決上述問題。