CN108227500B - 一种火电机组快速调峰的协调控制方法及系统 - Google Patents
一种火电机组快速调峰的协调控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种火电机组快速调峰的协调控制方法及系统,通过在火电机组协调控制系统中采用改进的DEB锅炉负荷指令实现机组调峰快速变动负荷时,主汽压力控制偏差较小,保证机组负荷变动时锅炉能够快速与汽机出力相适应;提出机组主汽压力设定值计算方法,以错开快速负荷变动中锅炉指令动态补偿部分的正向叠加,防止锅炉指令的变化率超出机组可承受的范围。通过本控制方法的实施可极大的提高火电机组运行工况的负荷控制快速性与稳定性,对电网提高机组调度的负荷控制快速性与稳定性提供了一种有效的解决方案,同时也对电厂的AGC与一次调频考核指标提升提供了有力支撑,对提高新能源的接纳能力具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂热工自动控制技术领域,尤其涉及一种火电机组快速调峰的协调控制方法及系统。
背景技术
调峰是电网公司维持电网频率稳定的重要手段,由于供电地区的用电负荷是不均匀的,在用电高峰时,电网往往超负荷,此时为了电网能够安全、稳定、经济运行和提高供电电能质量,电网公司要求火力发电机组必须具备调频调峰功能。火力发电机组包括汽轮机和锅炉,火电机组协调控制系统是火电机组控制中的最高级控制器,负责协调汽轮机与锅炉间的能量平衡控制,保证火电机组参与电网调峰的调节品质。
现有的协调控制系统在进行负荷调度控制时,由于负荷调度控制的工艺过程复杂以及锅炉自身具有大惯性和滞后性,导致火电机组的负荷变动较慢,不能满足快速调峰的需求。
因此,如何通过协调控制系统控制火电机组快速调峰是本领域技术人员丞待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种火电机组快速调峰的协调控制方法及系统,以解决现有的协调控制系统在进行负荷调度控制时,由于负荷调度控制的工艺过程复杂以及锅炉自身具有大惯性和滞后性,导致火电机组的负荷变动较慢,不能满足快速调峰需求的问题。
第一方面,本发明提供了一种火电机组快速调峰的协调控制方法,包括:
获取锅炉热量信号、汽机一级压力、主汽压力变化率设定值、主汽压力设定值、主汽压力、机组AGC指令、一次调频量和机组负荷;
将所述锅炉热量信号作为燃料调节控制器的测量值输入所述燃料调节控制器;
将所述主汽压力设定值经过所述主汽压力变化率设定值速率限制后得到主汽压力设定终值;
将所述汽机一级压力、主汽压力设定终值和主汽压力输入至锅炉负荷指令计算后通过辅机故障减负荷处理,将处理后的值作为燃料调节控制器的设定值输入至所述燃料调节控制器;
所述锅炉负荷指令为:
LBD=K1·P1·PS/PT+K2·L'SET_UNIT+K3·PS'+f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)',
其中,LBD为锅炉负荷指令,P1为汽机一级压力,PT为机组主汽压力,PS为主汽压力设定终值,ΔP为PS-PT,L'SET_UNIT为机组当前负荷设定值变化率,f1(ΔP)和f2(ΔP)为主汽压力偏差函数,K1、K2、K3为补偿系数;
将所述机组负荷通过滤波器处理,将处理后的值作为机组功率调节控制器的测量值输入所述机组功率调节控制器;
将所述机组AGC指令或本地机组指令设定值通过选择切换处理,将处理后的值通过速率限制处理;
将所述速率限制处理后的值与所述一次调频量叠加,将叠加后的值作为所述机组功率调节控制器的设定值输入所述机组功率调节控制器;
所述燃料调节控制器和所述机组功率调节控制器分别对输入的测量值和设定值之差进行比例、积分与微分控制运算,将运算后的结果分别输出至燃料分配控制和汽机DEH控制。
根据本发明的一个实施例,所述主汽压力变化率设定值通过下式计算:
PSRA=(A-B·L'SET_UNIT)/C,
其中,PSRA为主汽压力变化率设定值,A、B、C为根据实际机组计算的系数。
根据本发明的一个实施例,还包括:
根据所述火电机组的运行趋势数据曲线,整定上述各参数值,按照调试步骤进行控制逻辑的静态试验与动态调整试验,投入控制系统的闭环试运的步骤。
根据本发明的一个实施例,还包括:
进行控制方案实施后的试运行步骤。
第二方面,本发明还提供了一种火电机组快速调峰的协调控制系统,包括:
燃料分配控制回路和汽机DEH控制回路,所述燃料分配控制回路的输出为燃料分配控制指令,所述汽机DEH控制回路输出为汽机DEH控制指令;
所述燃料分配控制回路和汽机DEH控制回路分别采用直接能量平衡机理实现燃料分配控制和汽机DEH控制;
所述燃料分配控制回路通过以下步骤实现燃料分配控制:
获取锅炉热量信号、汽机一级压力、主汽压力变化率设定值、主汽压力设定值、主汽压力;
将所述锅炉热量信号作为燃料调节控制器的测量值输入所述燃料调节控制器;
将所述主汽压力设定值经过所述主汽压力变化率设定值速率限制后得到主汽压力设定终值;
将所述汽机一级压力、主汽压力设定终值和主汽压力输入至锅炉负荷指令计算后通过辅机故障减负荷处理,将处理后的值作为燃料调节控制器的设定值输入至所述燃料调节控制器;
所述锅炉负荷指令为:
LBD=K1·P1·PS/PT+K2·L'SET_UNIT+K3·PS'+f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)',
其中,LBD为锅炉负荷指令,P1为汽机一级压力,PT为机组主汽压力,PS为主汽压力设定终值,ΔP为PS-PT,L'SET_UNIT为机组当前负荷设定值变化率,f1(ΔP)和f2(ΔP)为主汽压力偏差函数,K1、K2、K3为补偿系数;
所述汽机DEH控制回路通过以下步骤实现汽机DEH控制:
获取机组AGC指令、一次调频量和机组负荷;
将所述机组负荷通过滤波器处理,将处理后的值作为机组功率调节控制器的测量值输入所述机组功率调节控制器;
将所述机组AGC指令或本地机组指令设定值通过选择切换处理,将处理后的值通过速率限制处理;
将所述速率限制处理后的值与所述一次调频量叠加,将叠加后的值作为所述机组功率调节控制器的设定值输入所述机组功率调节控制器。
根据本发明的一个实施例,所述主汽压力变化率设定值通过下式计算:
PSRA=(A-B·L'SET_UNIT)/C,
其中,PSRA为主汽压力变化率设定值,A、B、C为根据实际机组计算的系数。
本发明提供的一种火电机组快速调峰的协调控制方法及系统可以包括以下有益效果:本发明中,锅炉负荷指令增加项K2·L'SET_UNIT和项f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)',前者为机组斜坡变化的静态偏差补偿量,后者为主汽压力偏差的动态补偿量,采用此锅炉负荷指令能够实现机组调峰快速变动负荷时,主汽压力控制偏差较小,保证机组变动负荷时锅炉能够快速与汽机出力相适应,解决协调控制抗干扰差的问题,提高机组主汽压力调节的快速稳定性与精度,满足机组快速调峰的要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种火电机组快速调峰的协调控制方法的控制流程图。
具体实施方式
随着风电、光伏新能源的发展和在并网发电负荷中所占比例的不断提高,其波动性要求机组能够快速调峰与调频,基于常规火电机组的协调控制负荷变动能力与稳定性较差,需要研究火电机组快速调峰的协调控制方法,以适应当前机组调峰的快速性与稳定性要求,本发明实施例通过采用改进的新的DEB锅炉负荷指令(直接能量平衡,Direct EnergyBalance,DEB),实现机组调峰快速变动负荷时,主汽压力控制偏差较小,保证机组变动负荷时锅炉能够快速与汽机出力相适应。
下面结合附图对本发明实施例作出说明。
参见图1,为本发明实施例提供的一种火电机组快速调峰的协调控制方法的控制流程图,包括以下步骤:
获取锅炉热量信号、汽机一级压力、主汽压力变化率设定值、主汽压力设定值、主汽压力、机组AGC指令、一次调频量和机组负荷;
将锅炉热量信号作为燃料调节控制器的测量值PV输入燃料调节控制器;
将主汽压力设定值经过主汽压力变化率设定值速率限制LIMITER后得到主汽压力设定终值;
将汽机一级压力、主汽压力设定终值和主汽压力输入至锅炉负荷指令LBD计算后通过辅机故障减负荷RB处理,将处理后的值作为燃料调节控制器的设定值SP输入至燃料调节控制器;
锅炉负荷指令LBD为:
LBD=K1·P1·PS/PT+K2·L'SET_UNIT+K3·PS'+f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)',
其中,LBD为锅炉负荷指令,P1为汽机一级压力,PT为主汽压力,PS为主汽压力设定终值,ΔP为PS-PT,L'SET_UNIT为机组当前负荷设定值变化率,f1(ΔP)和f2(ΔP)为主汽压力偏差函数,K1、K2、K3为补偿系数;
将机组负荷通过滤波器FILTER处理,将处理后的值作为机组功率调节控制器的测量值PV输入机组功率调节控制器;
将机组AGC指令或本地机组指令设定值IA通过选择切换T处理,将处理后的值通过速率限制LIMITER处理;
将速率限制LIMITER处理后的值与一次调频量叠加,将叠加后的值作为机组功率调节控制器的设定值SP输入机组功率调节控制器;
燃料调节控制器和机组功率调节控制器分别对输入的测量值和设定值之差进行比例、积分与微分控制运算,将运算后的结果分别输出至燃料分配控制和汽机DEH控制。
主汽压力变化率设定值通过下式计算:
PSRA=(A-B·L'SET_UNIT)/C,
其中,PSRA为主汽压力变化率设定值,A、B、C为根据实际机组计算的系数。通过主汽压力变化率设定值随着机组负荷变动中的负荷变化率升高而降低的计算,控制了协调控制在负荷变动中锅炉负荷指令的两项大动态补偿量:机组滑压蓄热的补偿与负荷斜坡变化的静态偏差补偿的正向叠加量在锅炉允许变化范围内,保证机组运行的稳定。
根据火电机组的运行趋势数据曲线,整定上述各参数值,按照调试步骤进行控制逻辑的静态试验与动态调整试验,投入控制系统的闭环试运。
进行控制方案实施后的优化调整与试运行,试运行中各控制逻辑动作均正确后可正式投入运行。
与传统的直接能量平衡控制相比,相同部分为:项K1·P1·PS/PT为主汽压力稳态与动态的主平衡量,项K3·PS'为机组滑压蓄热的补偿量;改进和增加的部分为:项K2·L'SET_UNIT为机组斜坡变化的静态偏差补偿量,项f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)'为主汽压力偏差的动态补偿量。本发明实施例提供的一种火电机组快速调峰的协调控制方法,能够解决协调控制抗干扰差的问题,提高机组主汽压力调节的快速稳定性与精度,满足机组快速调峰的要求。
与本发明实施例提供的一种火电机组快速调峰的协调控制方法相对应,本发明实施例还提供了一种火电机组快速调峰的协调控制系统,包括:
燃料分配控制回路和汽机DEH控制回路,燃料分配控制回路的输出为燃料分配控制指令,汽机DEH控制回路输出为汽机DEH控制指令;
燃料分配控制回路和汽机DEH控制回路分别采用直接能量平衡机理实现燃料分配控制和汽机DEH控制;
燃料分配控制回路通过以下步骤实现燃料分配控制:
获取锅炉热量信号、汽机一级压力、主汽压力变化率设定值、主汽压力设定值、主汽压力;
将锅炉热量信号作为燃料调节控制器的测量值输入燃料调节控制器;
将主汽压力设定值经过主汽压力变化率设定值速率限制后得到主汽压力设定终值;
将汽机一级压力、主汽压力设定终值和主汽压力输入至锅炉负荷指令计算后通过辅机故障减负荷处理,将处理后的值作为燃料调节控制器的设定值输入至燃料调节控制器;
锅炉负荷指令为:
LBD=K1·P1·PS/PT+K2·L'SET_UNIT+K3·PS'+f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)',
其中,LBD为锅炉负荷指令,P1为汽机一级压力,PT为机组主汽压力,PS为主汽压力设定终值,ΔP为PS-PT,L'SET_UNIT为机组当前负荷设定值变化率,f1(ΔP)和f2(ΔP)为主汽压力偏差函数,K1、K2、K3为补偿系数;
汽机DEH控制回路通过以下步骤实现汽机DEH控制:
获取机组AGC指令、一次调频量和机组负荷;
将机组负荷通过滤波器处理,将处理后的值作为机组功率调节控制器的测量值输入机组功率调节控制器;
将机组AGC指令或本地机组指令设定值通过选择切换处理,将处理后的值通过速率限制处理;
将速率限制处理后的值与一次调频量叠加,将叠加后的值作为机组功率调节控制器的设定值输入机组功率调节控制器。
主汽压力变化率设定值通过下式计算:
PSRA=(A-B·L'SET_UNIT)/C,
其中,PSRA为主汽压力变化率设定值,A、B、C为根据实际机组计算的系数。通过主汽压力变化率设定值随着机组负荷变动中的负荷变化率升高而降低的计算,控制了协调控制在负荷变动中锅炉负荷指令的两项大动态补偿量:机组滑压蓄热的补偿与负荷斜坡变化的静态偏差补偿的正向叠加量在锅炉允许变化范围内,保证机组运行的稳定。
综上所述,本发明提供的一种火电机组快速调峰的协调控制方法及系统采用锅炉负荷指令增加项K2·L'SET_UNIT和项f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)',前者为机组斜坡变化的静态偏差补偿量,后者为主汽压力偏差的动态补偿量,采用此锅炉负荷指令能够实现机组调峰快速变动负荷时,主汽压力控制偏差较小,保证机组变动负荷时锅炉能够快速与汽机出力相适应,解决协调控制抗干扰差的问题,提高机组主汽压力调节的快速稳定性与精度,满足机组快速调峰的要求。
Claims (6)
1.一种火电机组快速调峰的协调控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取锅炉热量信号、汽机一级压力、主汽压力变化率设定值、主汽压力设定值、主汽压力、机组AGC指令、一次调频量和机组负荷;
将所述锅炉热量信号作为燃料调节控制器的测量值输入所述燃料调节控制器;
将所述主汽压力设定值经过所述主汽压力变化率设定值速率限制后得到主汽压力设定终值;
将所述汽机一级压力、主汽压力设定终值和主汽压力输入至锅炉负荷指令计算后通过辅机故障减负荷处理,将处理后的值作为燃料调节控制器的设定值输入至所述燃料调节控制器;
所述锅炉负荷指令为:
LBD=K1·P1·PS/PT+K2·L'SET_UNIT+K3·PS'+f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)',
其中,LBD为锅炉负荷指令,P1为汽机一级压力,PT为主汽压力,PS为主汽压力设定终值,ΔP为PS-PT,L'SET_UNIT为机组当前负荷设定值变化率,f1(ΔP)和f2(ΔP)为主汽压力偏差函数,K1、K2、K3为补偿系数;
将所述机组负荷通过滤波器处理,将处理后的值作为机组功率调节控制器的测量值输入所述机组功率调节控制器;
将所述机组AGC指令或本地机组指令设定值通过选择切换处理,将处理后的值通过速率限制处理;
将所述速率限制处理后的值与所述一次调频量叠加,将叠加后的值作为所述机组功率调节控制器的设定值输入所述机组功率调节控制器;
所述燃料调节控制器和所述机组功率调节控制器分别对输入的测量值和设定值之差进行比例、积分与微分控制运算,将运算后的结果分别输出至燃料分配控制和汽机DEH控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述主汽压力变化率设定值通过下式计算:
PSRA=(A-B·L'SET_UNIT)/C,其中,PSRA为主汽压力变化率设定值,A、B、C为根据实际机组计算的系数。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
根据所述火电机组的运行趋势数据曲线,整定上述各参数值,按照调试步骤进行控制逻辑的静态试验与动态调整试验,投入控制系统的闭环试运的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
进行控制方案实施后的试运行步骤。
5.一种火电机组快速调峰的协调控制系统,其特征在于,包括:
燃料分配控制回路和汽机DEH控制回路,所述燃料分配控制回路的输出为燃料分配控制指令,所述汽机DEH控制回路输出为汽机DEH控制指令;
所述燃料分配控制回路和汽机DEH控制回路分别采用直接能量平衡机理实现燃料分配控制和汽机DEH控制;
所述燃料分配控制回路通过以下步骤实现燃料分配控制:
获取锅炉热量信号、汽机一级压力、主汽压力变化率设定值、主汽压力设定值、主汽压力;
将所述锅炉热量信号作为燃料调节控制器的测量值输入所述燃料调节控制器;
将所述主汽压力设定值经过所述主汽压力变化率设定值速率限制后得到主汽压力设定终值;
将所述汽机一级压力、主汽压力设定终值和主汽压力输入至锅炉负荷指令计算后通过辅机故障减负荷处理,将处理后的值作为燃料调节控制器的设定值输入至所述燃料调节控制器;
所述锅炉负荷指令为:
LBD=K1·P1·PS/PT+K2·L'SET_UNIT+K3·PS'+f1(ΔP)·(PS-PT)+f2(ΔP)·(PS-PT)',
其中,LBD为锅炉负荷指令,P1为汽机一级压力,PT为机组主汽压力,PS为主汽压力设定终值,ΔP为PS-PT,L'SET_UNIT为机组当前负荷设定值变化率,f1(ΔP)和f2(ΔP)为主汽压力偏差函数,K1、K2、K3为补偿系数;
所述汽机DEH控制回路通过以下步骤实现汽机DEH控制:
获取机组AGC指令、一次调频量和机组负荷;
将所述机组负荷通过滤波器处理,将处理后的值作为机组功率调节控制器的测量值输入所述机组功率调节控制器;
将所述机组AGC指令或本地机组指令设定值通过选择切换处理,将处理后的值通过速率限制处理;
将所述速率限制处理后的值与所述一次调频量叠加,将叠加后的值作为所述机组功率调节控制器的设定值输入所述机组功率调节控制器。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述主汽压力变化率设定值通过下式计算:
PSRA=(A-B·L'SET_UNIT)/C,
其中,PSRA为主汽压力变化率设定值,A、B、C为根据实际机组计算的系数。
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大型调峰机组自动发电控制系统的研究;孙玮;《中国电力》;20010630;全文 * |
安徽电网火电机组DEB 控制策略应用与优化分析;陈胜利;《安徽电力》;20060630;全文 * |
直接能量平衡在220MW机组CCS系统中的应用;杨海龙;《甘肃省电机工程学会2014年度获奖优秀学术论文集》;20140930;全文 * |
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