[發明專利]一種嚴格控制碳排放的燃煤電站CO2

有效

• 申請號: 202110646396.7
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113341765B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 李明亮;廖霈之
• 申請（專利權）人: 江蘇舜高智能科技有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 申玲紅

本發明適用于熱工自動控制技術領域，提供了一種嚴格控制碳排放的燃煤電站CO₂捕集系統靈活調控方法，包括如下步驟：步驟S1：選取大型燃煤電站CO₂捕集系統的被控變量及控制變量；步驟S2：在開環情況下，對給煤量、給水流量、主蒸汽閥門開度、貧液流量及再沸器抽汽流量輸入M序列信號；步驟S3：利用MATLAB辨識工具箱中的n4sid算法獲得燃煤電站CO₂捕集系統狀態空間模型；通過建立基于擴增狀態空間模型的預測控制器，能有效處理燃煤電站CO₂捕集系統強耦合、大延遲和強系統約束的控制難題，提高動態調節品質，同時，本發明對性能指標增加了輸出變量的軟約束，使得系統捕集率維持在[y_min，y_max]之間，大幅度降低了CO₂捕集率的波動，實現了碳排放的嚴格控制。

技術領域

本發明屬于熱工自動控制技術領域，尤其涉及一種嚴格控制碳排放的燃煤電站CO₂捕集系統靈活調控方法。

背景技術

為早日實現“碳達峰、碳中和”的發展目標，需要對燃煤火電機組這一CO₂最大單一排放源進行CO₂捕集，并制定嚴格的CO₂排放標準。基于化學溶劑吸收法的燃燒后CO₂捕集由于其技術成熟度，成為當前試點運行的主流技術。

同時，太陽能、風能等新能源具有不連續性、波動性、不確定性等特征，難以實現持續、穩定的電力供應，為此燃煤火電機組需要具備深度調峰的能力，以維持電網供需平衡，在燃煤火電機組進行深度調峰的同時，機組煙氣流量以及煙氣組分也會隨機組負荷產生較大波動，因而會對下游CO₂捕集系統的穩定運行產生一定影響，并使得CO₂捕集率這一關鍵指標產生較大波動。

發明內容

本發明提供一種嚴格控制碳排放的燃煤電站CO₂捕集系統靈活調控方法，旨在解決燃煤火電機組深度調峰使得CO₂捕集率這一關鍵指標產生較大波動的問題。

本發明是這樣實現的，一種嚴格控制碳排放的燃煤電站CO₂捕集系統靈活調控方法，包括如下步驟：

步驟S1：選取大型燃煤電站CO₂捕集系統的被控變量及控制變量；

步驟S2：在開環情況下，對給煤量、給水流量、主蒸汽閥門開度、貧液流量及再沸器抽汽流量輸入M序列信號；

步驟S3：利用MATLAB辨識工具箱中的n4sid算法獲得燃煤電站CO₂捕集系統狀態空間模型；

步驟S4：增加積分作用，并考慮不可測擾動、模型失配對狀態空間模型的影響；

步驟S5：根據燃煤電站CO₂捕集系統前一時刻輸入、輸出數據及擴增狀態空間方程，利用卡爾曼濾波器估計狀態量；

步驟S6：根據擴增狀態空間模型和狀態估計值，估計未來P時域內燃煤電站CO₂捕集系統的輸出特性；

步驟S7：設置控制器相關參數；

步驟S8：設置預測控制器性能指標，增加對捕集率的輸出軟約束；

步驟S9：采用二次規劃quadprog求解器求解性能指標，計算未來M時刻內最優輸入量差值；

步驟S10：計算當前時刻的最佳控制量；

步驟S11：輸出最佳控制量，采集燃煤電站CO₂捕集系統的輸出，其后在每個采樣周期內，重復執行步驟S8到步驟S11。