CN108224398A - 一种火电机组动态前馈协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火电机组动态前馈协调控制方法，该方法用于将机组负荷指令动态前馈至锅炉输入变化率BIR指令，该方法对给水指令、煤量指令和风量指令分别进行控制，该方法包括以下步骤：根据机组负荷指令，计算BIR指令投入时刻和投入速率；根据机组负荷指令和第一步中的BIR指令投入时刻和投入速率，计算BIR指令切除时刻和切除速率，得到计算后的BIR指令；根据机组的不同负荷段指令，对第二步得到的BIR指令进行数值修正和时序修正，最终得到修正后的BIR指令，其中数值修正与机组各负荷段相关。与现有技术相比，本发明具有投入时刻、切除时刻准确，各指令变化互相匹配和针对负荷段进行了修正等优点。

Description

一种火电机组动态前馈协调控制方法

技术领域

本发明涉及火电机组协调控制方法，尤其是涉及一种火电机组动态前馈协调控制方法。

背景技术

为保障电力系统安全、优质、经济运行，也为了维护电力企业的合法权益，促进电网经营企业和并网发电厂协调发展，电监会发布实行“两个细则”。其中对AGC(AutomaticGeneration Control，自动发电量控制)和一次调频的投入率、调节指标的考核标准进行了严格的规定；而超超临界机组采用锅炉跟随协调方式，为了响应电网的2％的负荷变化率，需要将机组调节速率加快；而直流炉本身的蓄热能力差，锅炉响应滞后等条件又制约着压力和温度的稳定，从而反方向的影响机组负荷响应。目前，火电机组DCS(distributedcontrol systems，分散控制系统)协调控制动态前馈方法主要存在以下方面不足：

动态前馈(BIR)环节投入时刻、切除时刻不准，动态前馈数值不精确，造成机组存在超温超压、欠温欠压等现象发生；未对给水量、煤量、风量分开设置，指令变化互相不匹配，影响动态调节品质；未进行负荷段修正，造成低负荷、中负荷、高负荷段不能同时满足电网测考核标准。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种火电机组动态前馈协调控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种火电机组动态前馈协调控制方法，该方法用于将机组负荷指令动态前馈至锅炉输入变化率BIR指令，该方法包括以下步骤：

S1、根据机组负荷指令，计算BIR指令投入时刻和投入速率；

S2、根据机组负荷指令和S1中的BIR指令投入时刻和投入速率，计算BIR指令切除时刻和切除速率，得到计算后的BIR指令；

S3、根据机组的不同负荷段指令，对S2得到的BIR指令进行修正，最终得到修正后的BIR指令。

步骤S3中的修正的计算方法为：

修正后的BIR指令＝计算后的BIR指令×数值修正系数×时序修正系数；

数值修正系数与机组各负荷段对应；

当当前负荷指令与目标负荷偏差绝对值小于或等于设定值时，时序修正系数为0；当当前负荷指令与目标负荷偏差绝对值超过设定值时，时序修正系数为1。

数值修正系数的范围为0.5～1.5。

所述BIR指令分为给水指令、煤量指令和风量指令，对三个指令分别进行控制，对给水指令、煤量指令和风量指令进行进一步的时序修正、数值修正，使三个指令彼此在数值、时序上实时匹配。

所述的投入速率分为两段，包括第一段的投入速率和第二段的投入速率。

投入时刻和第一段的投入速率通过二阶微分模块计算得到。

第二段的投入速率通过一阶微分模块计算得到。

所述的切除时刻和切除速率由二阶微分模块和一阶微分模块加权计算后得到。

所述的二阶微分模块由两个一阶微分环节联合实现。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明中的火电机组动态前馈协调控制方法可以对两段投入速率进行设置，更能实时进行负荷调节；

2)BIR分别单独进入给水量指令、煤量指令、风量指令，通过修正手段对各自指令进行数值修正和时序修正，使三个指令在数值、时序上实时匹配，进一步提高BIR精度，调高机组调节品质；

3)根据不同负荷段进行修正：进一步修正BIR数值，提高BIR精度，机组协调控制的品质能够在高、中、低负荷段均能满足电网要求，具有良好的自适应能力；

4)投入时刻、切除时刻精准：与目前动态前馈方法相比，所述BIR功能设置了准确的自动投入、切除时刻，进一步完善了BIR参与功能；

5)投入速率、切除速率功能完善：采用二阶微分与一阶微分加权组合，提高了投入、切除速率的精度，使得BIR梯度存在变化；

6)使用范围广：该控制方法可适用于国内所有大中型火力发电厂协调控制动态前馈环节。

附图说明

图1为本发明一种火电机组动态前馈协调控制方法的流程图；

图2为负荷变化情况与BIR指令变化情况对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

本发明提出的火电机组动态前馈协调控制方法，通过对传统动态前馈协调控制改进，对BIR指令的投入时刻、投入速率、切除时刻和切除速率进行控制，并对给水量、给煤量、风量分开设置，分别对给水量、给煤量、风量等关键指令进行优化，根据给水量、给煤量、风量在变负荷过程中不同的动态特性，从量值、时序、负荷段等方面进行全面优化。针对机组负荷段的修正优化使得机组协调控制的品质能够在高、中、低负荷段均能满足电网要求，具有良好的自适应能力，针对时序的修正优化使得投入时刻、切除时刻准确，针对量值的修正优化使得动态前馈数值精确，避免了机组超温超压、欠温欠压等现象的发生。

具体设置为：

所述动态前馈(BIR)投入速率、投入时刻、切除速率、切除时刻及动态前馈量值的设定。BIR是火电机组协调控制的重点环节，其主要作用是弥补锅炉蓄热、提高机组响应速率、提高机组调节精度等。系统控制方法的流程示意图如图1所示，该方法根据负荷指令值经过二阶微分模块Σ3与负荷指令一阶微分模块Σ1的加权求和后得到BIR指令。二阶微分模块Σ3由两个一阶微分模块共同实现(即LEADLAG2与LEADLAG3结合)。二阶微分模块Σ3与负荷指令一阶微分模块Σ1的共同作用使得投入速率能按照图2中BIR指令图中的曲线所示进行，投入速率分为两段。加权模块Σ4则使得切除时刻、切除速率能按照图2中BIR指令图中的曲线所示进行，加权模块Σ4通过二阶微分模块Σ3和一阶微分模块Σ1加权计算后得到，使得BIR曲线成不同梯度变化并达到最高值后，控制切除时刻和切除速率，最终使得动态前馈量值能与机组负荷相适应。如果投、切速率、加权值与实际不匹配，负荷调节精度变差，主蒸汽压力、主蒸汽温度等参数波动较大。

为了充分利用锅炉蓄热，提高机组负荷响应速度，机组在变负荷初期动态前馈不马上投入。由于煤量燃烧是个大惯性过程，为了避免煤量过多积累，需要提前切除动态前馈(BIR)，这样才能进一步提高变负荷精度。投、切时刻由机组当前变负荷速率、当前负荷与目标负荷偏差△P共同决定。

对所述动态前馈(BIR)指令进行修正，包括对投入速率、投入时刻、切除速率、切除时刻及动态前馈量值进行修正。由于火电机组协调控制系统是一个非线性、动态的过程，所以不同负荷段机组的动态模型是不一样的。

对图1控制流程得到的BIR指令进行修正的计算方法为：

修正后的BIR指令＝计算后的BIR指令×数值修正系数×时序修正系数；

数值修正系数与机组各负荷段对应；

当当前负荷指令与目标负荷偏差绝对值小于或等于设定值时，时序修正系数为0；当当前负荷指令与目标负荷偏差绝对值超过设定值时，时序修正系数为1。

如图2中投入时刻延迟阶段也即时刻修正系数为0时，则BIR指令也为0。

为了使动态前馈(BIR)数值精准，根据不同负荷段转换成0.5-1.5的修正系数，修正后的BIR指令也即最终的BIR指令。通过对BIR指令进行系数修正，机组协调控制的品质能够在高、中、低负荷段均能满足电网要求，具有良好的自适应能力。

所述动态前馈BIR分别进入给水指令、煤量指令、风量指令等。在负荷变化过程中，给水量、煤量、风量，响应特性是不一样的，所以BIR分别单独进入给水量指令、煤量指令、风量指令。三个指令的分离，可以通过修正手段对各自指令进行数值修正和时序修正，使三个指令在数值、时序上实时匹配，进一步提高BIR精度，调高机组调节品质。

该方法可以很好地提高机组的AGC响应性能，更好地满足电网测要求，为火电机组节能优化、提高机组经济指标等方面做出贡献。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种火电机组动态前馈协调控制方法，该方法用于将机组负荷指令动态前馈至锅炉输入变化率BIR指令，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、根据机组负荷指令，计算BIR指令投入时刻和投入速率；

S2、根据机组负荷指令和S1中的BIR指令投入时刻和投入速率，计算BIR指令切除时刻和切除速率，得到计算后的BIR指令；

S3、根据机组的不同负荷段指令，对S2得到的BIR指令进行修正，最终得到修正后的BIR指令。

2.根据权利要求1所述的一种火电机组动态前馈协调控制方法，其特征在于，步骤S3中的修正的计算方法为：

修正后的BIR指令＝计算后的BIR指令×数值修正系数×时序修正系数；

数值修正系数与机组各负荷段对应；

当当前负荷指令与目标负荷偏差绝对值小于或等于设定值时，时序修正系数为0；当当前负荷指令与目标负荷偏差绝对值超过设定值时，时序修正系数为1。

3.根据权利要求2所述的一种火电机组动态前馈协调控制方法，其特征在于，数值修正系数的范围为0.5～1.5。

4.根据权利要求1所述的一种火电机组动态前馈协调控制方法，其特征在于，所述BIR指令分为给水指令、煤量指令和风量指令，对三个指令分别进行控制，对给水指令、煤量指令和风量指令进行进一步的时序修正、数值修正，使三个指令彼此在数值、时序上实时匹配。

5.根据权利要求1所述的一种火电机组动态前馈协调控制方法，其特征在于，所述的投入速率分为两段，包括第一段的投入速率和第二段的投入速率。

6.根据权利要求5所述的一种火电机组动态前馈协调控制方法，其特征在于，投入时刻和第一段的投入速率通过二阶微分模块计算得到。

7.根据权利要求6所述的一种火电机组动态前馈协调控制方法，其特征在于，第二段的投入速率通过一阶微分模块计算得到。

8.根据权利要求7所述的一种火电机组动态前馈协调控制方法，其特征在于，所述的切除时刻和切除速率由二阶微分模块和一阶微分模块加权计算后得到。

9.根据权利要求6所述的一种火电机组动态前馈协调控制方法，其特征在于，所述的二阶微分模块由两个一阶微分环节联合实现。