[發明專利]基于模型集自適應切換的火電機組協調系統預測控制方法

在審

• 申請號: 202211285813.0
• 申請日: 2022-10-20
• 公開（公告）號: CN115562033A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 劉小鵬;王士博;董淑超;呂磊;胡克磊;畢建偉;張弛;劉棟
• 申請（專利權）人: 安徽華電六安電廠有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

本發明公開了一種基于模型集自適應切換的火電機組協調系統預測控制方法，首先確定660MW火電機組協調系統被控對象結構，在不同負荷點通過輸入量階躍擾動試驗，建立模型的輸入量與輸出量之間的數量關系，通過模型集自適應切換機制，得到機組協調系統隨負荷變化的模型，針對該模型設計協調系統預測控制器，并對相關控制參數做變參數處理。本發明可以提升660MW火電機組協調控制系統性能，保證機組安全、穩定、經濟運行。

技術領域

本發明涉及火電機組自動控制領域，具體涉及一種基于模型集自適應切換的火電機組協調系統預測控制方法。

背景技術

當前火電將由主體性電源向基礎保障性和系統調節性電源轉型，為提升火電機組參與調峰、調頻的輔助服務能力，火電機組的靈活性改造正持續推進，這加大機組協調系統控制任務難度。

目前，高參數、大容量的660MW等級(超)臨界發電技術是技術主流，在實際熱工過程中，660MW火電機組協調系統控制策略主要采用“PID反饋+前饋”的控制結構，這種傳統的線性控制方法不能適應機組靈活運行的要求，當機組大幅、快速變負荷運行時，由于被控對象具有非線性，傳統的線性控制策略及參數不再適配，導致控制系統性能不佳，影響了660MW火電機組的靈活性指標和運行安全性。為提升660MW火電機組協調系統性能，有必要針對協調系統被控對象，設計能適應其非線性的優化控制方法。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種基于模型集自適應切換的火電機組協調系統預測控制方法，解決機組大幅度變工況運行時的機爐協調系統控制難題，提升660MW火電機組協調控制系統性能，保證機組安全、穩定、經濟運行。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于模型集自適應切換的火電機組協調系統預測控制方法，該方法包括如下步驟：

步驟1.將660MW火電機組協調系統被控對象簡化為具有3個輸入和3個輸出的多變量模型，該多變量模型的輸入量為燃料量指令u1、給水流量指令u2、汽機綜合閥位指令u3，輸出量為機組實發功率y1、機側主蒸汽壓力y2、分離器出口焓值y3；在不同負荷點，對機組做輸入量階躍擾動試驗，建立不同負荷點下660MW火電機組協調系統被控對象的傳遞函數模型；

步驟2：由模型集自適應切換機制得到機組協調系統隨負荷變化的模型G_N；

步驟3：基于機組協調系統當前的模型G_N設計預測控制器，采用關于輸出量設定值與實際值的二次型函數作為性能指標，對第3個輸入量，即汽機綜合閥位指令u3的權重系數r₃做變參數處理，求得k時刻最優輸入增量Δu。

進一步地，步驟1中所述階躍擾動試驗的具體步驟如下：

步驟1-1.確定需要進行試驗的負荷點，考慮到機組日常運行最低負荷降低至30％Pe，最高負荷升高至100％Pe，其中Pe為火電機組額定負荷，對于660MW火電機組而言，Pe即為660MW，取30％Pe作為負荷點下限，取100％Pe作為負荷點上限，相鄰試驗負荷點相差10％Pe，于是試驗的負荷點為30％Pe、40％Pe、50％Pe、60％Pe、70％Pe、80％Pe、90％Pe和100％Pe；