CN108549231A - 一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法 - Google Patents

一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108549231A
CN108549231A CN201810427059.7A CN201810427059A CN108549231A CN 108549231 A CN108549231 A CN 108549231A CN 201810427059 A CN201810427059 A CN 201810427059A CN 108549231 A CN108549231 A CN 108549231A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat supply
control
load
supply extraction
cogeneration units
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810427059.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108549231B (zh
Inventor
王玮
曾德良
刘吉臻
田亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN201810427059.7A priority Critical patent/CN108549231B/zh
Publication of CN108549231A publication Critical patent/CN108549231A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108549231B publication Critical patent/CN108549231B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

本发明公开了属于热电联产机组变负荷控制技术领域的一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法。热电联产机组变负荷控制系统主要包括动态特性好的供热抽汽控制回路和稳态性能好的给煤量控制回路。通过采用联合供热抽汽调节和机炉协调共同作用的技术手段，实现了负荷响应起始段速率的大大加快，调节范围大、调节方式安全可靠等优点，而且不会对热用户产生影响，可有效缓解北方电网冬季火电机组调节能力不足的矛盾。

Description

一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法
技术领域
本发明属于火电机组负荷控制领域，特别涉及一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法。
背景技术
提升传统燃煤发电机组的快速变负荷能力，可以显著改善机组参与一次调节的能力，对于保障电力系统安全稳定运行、提高电能质量具有十分重要的意义。尤其在当前大规模间歇式新能源接入的背景下，这种需求更为迫切。
火电机组一般采用机炉协调控制实现变负荷控制，其控制变量一般为燃料量与主蒸汽调门开度，但燃料量对机组负荷的控制具有大迟延特性，控制效果缓慢；而主蒸汽调门开度的调节受限于锅炉侧的蓄热有限，调节裕度不大。因此，尽管应用了诸多先进的智能控制策略，但燃煤火电机组的变负荷速率仍然难有大的提高，一般维持在额定负荷的1.5％/min。
对于热电联产机组来说，其热网中存在大量蓄热，这些蓄热可以保证供热抽汽流量在较短时间尺度上发生变化时，基本不会对热用户产生大的影响，但却可以显著影响机组的发电负荷。因此，供热抽汽流量对机组发电负荷影响大而快的特性决定了其可以成为机组协调控制很好的补充，用以克服机组锅炉侧的大迟延大惯性。
发明内容
本发明的目的是提出一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法。所述热电联产机组变负荷控制系统包括三个控制通道：汽机主控通道负责维持机组主蒸汽压力稳定；供热抽汽调节通道和锅炉主控通道为负荷控制通道，分别保证机组负荷的动态特性和稳态特性；其特征在于：热电联产机组的协调控制具体包括：
1)包含3个控制量：燃料量、主蒸汽调门开度和供热抽汽流量；2个被控量：机组负荷与主蒸汽压力；其中供热抽汽流量通过单回路PID控制由供热抽汽蝶阀进行调节；
2)具有2个负荷控制回路，(1)供热调节回路具有调节速度快的特征，为主调节回路；(2)原协调控制中的燃料量调节回路调节速度慢但稳态精度好，为副调节回路；
3)新增的供热调节回路，其输入为负荷指令与实际负荷之间的偏差，控制器输出为供热抽汽流量，当机组负荷出现偏差时，供热抽汽控制器能根据偏差快速发出供热抽汽流量的控制指令，供热抽汽蝶阀根据指令快速动作，通过改变供热抽汽流量进而改变机组发电负荷，减小负荷偏差；
4)所述供热抽汽流量设定值与实际值之间的偏差为锅炉主控制器的输入，主调节回路动作后，锅炉主控制器会接收到供热抽汽流量偏差，并开始动作调节燃料量，除控制末期的机组负荷达到负荷指令外，供热抽汽流量还能恢复至原来的设定值。
所述热电联产机组变负荷控制的工作流程为：当机组发电负荷指令变化时，先通过主控制回路改变供热抽汽流量指令值，作用于供热抽汽调节蝶阀开度，改变供热抽汽流量及进入汽轮机低压缸作功的蒸汽量，迅速提供发电功率。同时，供热抽汽流量偏差送至原协调控制系统，改变增加燃料量，使机组总功率缓慢变化，同时逐渐恢复供热抽汽流量至初始值。
所述在燃料量控制通道中，主控制器输出的供热抽汽流量信号与机组额定供热作偏差送入副控制器，副控制器输出指令至给煤侧；。由于锅炉侧的大迟延大惯性，该通道的作用会相对缓慢，但最终会通过增减煤量使得机组达到目标负荷，同时供热抽汽恢复至额定值。
所述锅炉主控制器的参数整定与快响应控制系统的参数整定相似，要求具有快的动态响应；副控制器参数整定以缓慢变化，不造成对系统的扰动为目标，可采用比例度和大积分时间，甚至可采用纯积分作用
本发明有益效果是可显著改善热电联产机组的一次调频特性，提升机组响应电网自动发电控制AGC调度的性能。
附图说明
图1为一种合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法流程示意图。
图2为某330MW机组协调控制所得到的变负荷响应曲线对比图。具体实施方式
本发明提出一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法。下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
图1中的热电联产机组变负荷控制策略包含2个负荷控制回路，分别为动态性能好的供热抽汽调节通道回路和稳态特性好的燃料量控制通道回路，且这两个控制通道回路相互关联，两个控制量控制一个被控量。供热抽汽调节通道满足快速性和有效性，燃料量调节通道满足经济性和合理性。热电联产机组的协调控制具体包括：
1)包含3个控制量：燃料量、主汽调门和供热抽汽流量；2个被控量：机组负荷与主蒸汽压力；其中供热抽汽流量通过单回路PID控制由供热抽汽蝶阀进行调节；
2)具有2个负荷控制回路，如图1虚线所示，(1)供热调节回路具有调节速度快的特征，为主调节回路；(2)原协调控制中的燃料量调节回路调节速度慢但稳态精度好，为副调节回路；
3)新增的供热调节回路，其输入为负荷指令与实际负荷之间的偏差，控制器输出为供热抽汽流量，当机组负荷出现偏差时，供热抽汽能够快速动作，减小偏差；
4)所述供热抽汽流量设定值与实际值之间的偏差为锅炉主控制器的输入，主调节回路动作后，锅炉主控制器会接收到供热抽汽流量偏差，并开始动作调节燃料量，除外证在控制末期机组负荷达到负荷指令外，供热抽汽流量还能恢复至原来的设定值。
所述热电联产机组变负荷控制的工作流程为：当机组发电负荷指令变化时，先通过主控制回路改变供热抽汽流量指令值，作用于供热抽汽调节蝶阀开度，改变供热抽汽流量及进入汽轮机低压缸作功的蒸汽量，迅速提供发电功率。同时，供热抽汽流量偏差送至原协调控制系统，改变增加燃料量，使机组总功率缓慢变化，同时逐渐恢复供热抽汽流量至初始值。
在燃料量控制通道中，主控制器输出的供热抽汽流量信号与机组额定供热作偏差送入副控制器，副控制器输出指令至给煤侧；由于锅炉侧的大迟延大惯性，该通道的作用会相对缓慢，但最终会通过增减煤量使得机组达到目标负荷，同时供热抽汽恢复至额定值。
其中，主控制器的参数整定与快响应控制系统的参数整定相似，要求具有快的动态响应；副控制器参数整定以缓慢变化，不造成对系统的扰动为目标，可采用比例度和大积分时间，甚至可采用纯积分作用。
以某330MW热电联产机组为例，其原协调控制非线性控制模型为：
公式中，NE为纯凝工况下的机组负荷输出，PT为主蒸汽压力，μB为燃料量，μT为主蒸汽调门开度。
其全工况模型表达式可通过热平衡图给出的多组数据拟合获得，例如：
Ni＝0.3044Dfw-0.136Dh+4.3874
Ni为考虑供热抽汽流量变化的实际负荷输出，Dfw为给水流量，Dh为供热抽汽流量。
搭建图1所示的仿真实例，当机组负荷指令发生变化时，形成负荷偏差并送入供热抽汽控制器PID1，控制器产生控制指令N0给供热抽汽蝶阀，通过改变供热抽汽流量Dh直接改变机组负荷NT，达到快速调节的目的；当供热抽汽流量发生变化后，与额定供热抽汽流量Dh0形成偏差，送入燃料量控制器PID2，控制器产生控制指令给给煤蝶阀，改变给煤量μB，进而改变机组负荷并不断缩小供热抽汽流量与额定值之间的偏差，直至消除供热抽汽流量偏差，同时机组负荷达到设定值；机组负荷与主蒸汽压力Pt0；其中供热抽汽流量通过单回路PID3控制由供热抽汽蝶阀进行调节主蒸汽调门开度μT；
图2为某330MW机组利用传统机炉协调控制方法与本发明控制方法对比所得到的变负荷响应曲线图，可以看出本发明所提策略的超调量、调节时间等控制性能指标均显著优于传统的协调控制策略。

Claims (4)

1.一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法，所述热电联产机组的协调控制系统包括三个控制通道：汽机主控通道负责维持机组主蒸汽压力稳定；供热抽汽调节通道和锅炉主控通道为负荷控制通道，分别保证机组负荷的动态特性和稳态特性；其特征在于：热电联产机组的协调控制具体包括：
1)包含3个控制量：燃料量、主汽调门和供热抽汽流量；2个被控量：机组负荷与主蒸汽压力；其中供热抽汽流量通过单回路PID控制由供热抽汽蝶阀进行调节；
2)具有2个负荷控制回路，(1)供热调节回路具有调节速度快的特征，为主调节回路；(2)原协调控制中的燃料量调节回路调节速度慢但稳态精度好，为副调节回路；
3)新增的供热调节回路，其输入为负荷指令与实际负荷之间的偏差，控制器输出为供热抽汽流量，当机组负荷出现偏差时，供热抽汽能够快速动作，减小偏差；
4)所述供热抽汽流量设定值与实际值之间的偏差为锅炉主控制器的输入，主调节回路动作后，锅炉主控制器会接收到供热抽汽流量偏差，并开始动作调节燃料量，除外证在控制末期机组负荷达到负荷指令外，供热抽汽流量还能恢复至原来的设定值。
2.根据权利要求1所述一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法，其特征在于，该方法的工作流程为：当机组发电负荷指令变化时，先通过主控制回路改变供热抽汽流量指令值，作用于供热抽汽调节蝶阀开度，改变供热抽汽流量及进入汽轮机低压缸作功的蒸汽量，迅速提供发电功率；同时，供热抽汽流量偏差送至原协调控制系统，改变增加燃料量，使机组总功率缓慢变化，同时逐渐恢复供热抽汽流量至初始值。
3.根据权利要求1所述一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法，其特征在于，所述在燃料量控制通道中，主控制器输出的供热抽汽流量信号与机组额定供热作偏差送入副控制器，副控制器输出指令至给煤侧；由于锅炉侧的大迟延大惯性，该通道的作用会相对缓慢，但最终会通过增减煤量使得机组达到目标负荷，同时供热抽汽恢复至额定值。
4.根据权利要求1所述一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法，其特征在于，所述锅炉主控制器的参数整定与快响应控制系统的参数整定相似，要求具有快的动态响应；副控制器参数整定以缓慢变化，不造成对系统的扰动为目标，可采用比例度和大积分时间，甚至可采用纯积分作用。
CN201810427059.7A 2018-05-07 2018-05-07 一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法 Active CN108549231B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810427059.7A CN108549231B (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810427059.7A CN108549231B (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108549231A true CN108549231A (zh) 2018-09-18
CN108549231B CN108549231B (zh) 2021-01-01

Family

ID=63513550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810427059.7A Active CN108549231B (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108549231B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109378833A (zh) * 2018-10-30 2019-02-22 山西河坡发电有限责任公司 一种通过控制汽轮机抽汽量实现机组快速调频的方法
CN109491337A (zh) * 2018-10-25 2019-03-19 鄂尔多斯职业学院 一种火电机组协调控制系统及其协调控制方法
CN110486097A (zh) * 2019-08-26 2019-11-22 浙江中控技术股份有限公司 一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法及系统
CN110716425A (zh) * 2019-09-16 2020-01-21 华北电力大学 一种热电联产机组电热协调控制方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102411303A (zh) * 2011-12-05 2012-04-11 华北电力大学 一种燃气型冷热电联供系统的优化调度装置及方法
CN102445932A (zh) * 2011-09-28 2012-05-09 浙江省电力试验研究院 一种多个热电联产机组间相互协调的控制方法及装置
CN102622530A (zh) * 2012-04-24 2012-08-01 华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂 基于改进遗传算法的抽汽供热机组热电负荷分配优化方法
CN102787870A (zh) * 2012-08-25 2012-11-21 华北电力大学（保定） 一种提高供热机组一次调频能力的方法
CN103836697A (zh) * 2014-03-26 2014-06-04 华北电力大学 循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统
CN105649690A (zh) * 2015-12-29 2016-06-08 西安交通大学 一种大热电比热电联产系统及其工作方法
CN105888744A (zh) * 2016-04-27 2016-08-24 华北电力大学（保定） 利用热网蓄能补偿主蒸汽压力偏差的供热机组控制方法
CN106705034A (zh) * 2016-08-24 2017-05-24 华北电力大学 一种超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷控制方法
RU2631961C1 (ru) * 2016-06-10 2017-09-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Способ работы бинарной парогазовой тэц
CN206557599U (zh) * 2017-01-24 2017-10-13 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置
CN207184066U (zh) * 2016-11-16 2018-04-03 华北电力大学 基于变参数供热的热电厂高机动调峰辅助系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102445932A (zh) * 2011-09-28 2012-05-09 浙江省电力试验研究院 一种多个热电联产机组间相互协调的控制方法及装置
CN102411303A (zh) * 2011-12-05 2012-04-11 华北电力大学 一种燃气型冷热电联供系统的优化调度装置及方法
CN102622530A (zh) * 2012-04-24 2012-08-01 华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂 基于改进遗传算法的抽汽供热机组热电负荷分配优化方法
CN102787870A (zh) * 2012-08-25 2012-11-21 华北电力大学（保定） 一种提高供热机组一次调频能力的方法
CN103836697A (zh) * 2014-03-26 2014-06-04 华北电力大学 循环水直连余热供热与抽汽供热耦合的热电联产供热系统
CN105649690A (zh) * 2015-12-29 2016-06-08 西安交通大学 一种大热电比热电联产系统及其工作方法
CN105888744A (zh) * 2016-04-27 2016-08-24 华北电力大学（保定） 利用热网蓄能补偿主蒸汽压力偏差的供热机组控制方法
RU2631961C1 (ru) * 2016-06-10 2017-09-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Способ работы бинарной парогазовой тэц
CN106705034A (zh) * 2016-08-24 2017-05-24 华北电力大学 一种超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷控制方法
CN207184066U (zh) * 2016-11-16 2018-04-03 华北电力大学 基于变参数供热的热电厂高机动调峰辅助系统
CN206557599U (zh) * 2017-01-24 2017-10-13 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种基于热电联产数据源的一次调频远程测试优化装置

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KANG HU ETAL: "Phase-change heat storage installation in combined heat and power plants for integration of renewable energy sources into power system", 《ENERGY》 *
于俊红: "热电联产机组对外供热系统抽汽方式优化", 《中国高新技术企业》 *
刘鑫屏等: "供热机组发电负荷－机前压力－抽汽压力简化非线性动态模型", 《动力工程学报》 *
刘鑫屏等: "补偿风电扰动的供热机组快速变负荷控制方法", 《电力系统自动化》 *
邓拓宇: "供热机组储能特性分析与快速变负荷控制", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
邓拓宇等: "利用热网储能提高供热机组调频调峰能力的控制方法", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109491337A (zh) * 2018-10-25 2019-03-19 鄂尔多斯职业学院 一种火电机组协调控制系统及其协调控制方法
CN109378833A (zh) * 2018-10-30 2019-02-22 山西河坡发电有限责任公司 一种通过控制汽轮机抽汽量实现机组快速调频的方法
CN109378833B (zh) * 2018-10-30 2022-02-11 山西河坡发电有限责任公司 一种通过控制汽轮机抽汽量实现机组快速调频的方法
CN110486097A (zh) * 2019-08-26 2019-11-22 浙江中控技术股份有限公司 一种蒸汽透平的调速与抽汽的协调控制方法及系统
CN110716425A (zh) * 2019-09-16 2020-01-21 华北电力大学 一种热电联产机组电热协调控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108549231B (zh) 2021-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108549231A (zh) 一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法
CN108708775B (zh) 基于热电负荷转换模型的热电联产机组快速变负荷控制方法
CN101509656B (zh) 一种超临界直流炉综合型协调控制方法
CN101864994B (zh) 一种大型汽轮机滑压优化的修正方法
CN102611124B (zh) 适应智能电网的火力发电机组一次调频控制方法
CN105372991A (zh) 供热机组多煤种混烧工况克服主蒸汽压力波动控制方法
CN106919053A (zh) 一种基于变结构预测控制算法的火电机组协调控制系统
CN101431310B (zh) 循环流化床发电机组的协调控制方法
CN104865830A (zh) 一种机组负荷双重智能优化控制方法
CN104932566B (zh) 一种提高单元发电机组锅炉快速调整能力的控制系统及方法
CN102629131A (zh) 一种脉冲方式调整凝结水流量参与调频的协调控制方法
CN105202571A (zh) 一种火力发电机组主汽压力优化控制方法
CN109378833B (zh) 一种通过控制汽轮机抽汽量实现机组快速调频的方法
CN105546508A (zh) 基于事件触发机制的火电厂主蒸汽温度控制系统及方法
CN108661725A (zh) 一种供热抽汽机组自整调节系统与控制方法
CN103955193A (zh) 直接能量平衡策略前馈控制方法
CN105299612A (zh) 基于多模型切换的主蒸汽温度控制方法及控制系统
CN100513870C (zh) 锅炉蒸汽温度的自动控制方法
CN105202519A (zh) 供热机组调频调峰全工况协调控制方法
CN105114141A (zh) 单元机组协调控制方法和系统
CN101504135B (zh) 锅炉-汽轮机单元的汽压均衡控制器
CN110716425B (zh) 一种热电联产机组电热协调控制方法
CN113914950B (zh) 一种超超临界二次再热多抽汽机组及热电解耦控制方法
CN115031225A (zh) 一种蒸汽热网储能辅助调峰控制方法、系统、设备及介质
CN104196640A (zh) 一种基于重型燃气轮机模型的解耦控制方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant