CN110658721A - 应用于火电机组agc-r模式的自适应预投煤方法及系统 - Google Patents

应用于火电机组agc-r模式的自适应预投煤方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于火电机组AGC‑R模式的自适应预投煤方法，包括以下步骤：1)计算预投煤量Y，所述预投煤量Y的计算公式为Y＝F(X)1*F(X)2*F(X)3，2)计算预投煤时间T，预投煤时间T的计算公式为T＝F(X)4；3)控制系统根据预投煤量Y和预投煤时间T进行投煤控制。还包括一种一种应用于火电机组AGC‑R模式的自适应预投煤系统，包括控制系统，所述控制系统应用上述自适应预投煤方法。通过预投煤时间T和预投煤量Y的计算，使得机组在增减负荷过程中可以对增减煤量提前预判，缩短锅炉燃烧率的响应时间，提高机组协调变负荷能力，避免机组在AGC‑R模式下大幅度变负荷引起机组主汽压力波动，使机组在AGC‑R模式模式下各项参数安全稳定运行。

Description

应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法及系统
技术领域
本发明涉及火电机组预投煤控制领域，具体的涉及一种应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法及系统。
背景技术
近年电网为了更好的消纳风电，光伏等清洁能源，相继出台了一系列补偿考核度量办法及AGC服务补偿规定，电网规定在网运行的机组AGC分三种模式，即AGC正常模式—R(PROPR)模式，AGC支援模式—A(SCHEA)模式，AGC负荷跟踪模式—O(SCHEO)模式。其中AGC-R模式投入标准最高，补偿最高，对机组的负荷响应要求也最高，在AGC-R模式下，机组负荷会大幅度频繁调整，对于机组的各项参数影响很大，如果机组协调控制调整不及时，调节品质不好，会引起机组重要运行参数的大幅度波动，严重会引起机组设备损坏、机组跳闸，对电网的稳定造成较大影响。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明发明提出一种应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法及系统，能够快速的响应负荷变动，适应机组大幅度频繁变换负荷，使机组在AGC-R模式下各项参数安全稳定运行。
根据本发明实施例的应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，包括以下步骤：
1)计算预投煤量Y，所述预投煤量Y的计算公式为Y＝F(X)1*F(X)2*F(X)3，所述F(X)1为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值得到的差值构建的输出为预估投煤量的折线函数，所述F(X)2为主蒸汽压力设定值减去主蒸汽压力实际值得到的差值构建的输出为第一预投煤量校正系数的折线函数，所述F(X)3为汽机能量需求值和实际锅炉热量值之差构建的输出为第二预投煤量校正系数的折线函数。
2)计算预投煤时间T，预投煤时间T的计算公式为T＝F(X)4，所述F(X)4为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值构建的输出为时间变量的折线函数。
3)根据预投煤量Y和预投煤时间T进行投煤。
根据本发明实施例的应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，至少具有如下技术效果：通过预投煤时间T和预投煤量Y的计算，使得机组在增减负荷过程中可以对增减煤量提前预判，缩短锅炉燃烧率的响应时间，提高机组协调变负荷能力，避免机组在AGC-R模式下大幅度变负荷引起机组主汽压力波动，能适应机组大幅度频繁变换负荷，使机组在AGC-R模式模式下各项参数安全稳定运行。
根据本发明的一些实施例，所述步骤1)中汽机能量需求值和实际锅炉热量值之差的计算公式为F(X)3＝F(△e)，其中△e＝[(P1/Pt)*Ps]-[P1+Ck(d(Pd)/dt)]；其中P1为汽轮机调节级压力，Ps为压力设定值Pt为压力过程值，Pd为汽包压力，Ck为锅炉的蓄热系数，(P1/Pt)*Ps为汽机预期的输入功率，P1+Ck(d(Pd)/dt)为锅炉热量信号HR。
根据本发明的一种实施例，所述折线函数F(X)1的取值方式为
F(X)1＝-20，m＝-100；
F(X)1＝-15.1，m＝-60；
F(X)1＝-8，m＝-30；
F(X)1＝-4，m＝-10；
F(X)1＝0，m＝0；
F(X)1＝4，m＝10；
F(X)1＝5，m＝30；
F(X)1＝15.1，m＝60；
F(X)1＝20，m＝100；
其中m为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值得到的差值，F(X)1的单位为t/h。
根据本发明的一些实施例，所述折线函数F(X)2的取值方式为
F(X)2＝1.3，n＝-2；
F(X)2＝1.3，n＝-1；
F(X)2＝1.2，n＝-0.6；
F(X)2＝1.1，n＝-0.3；
F(X)2＝1，n＝-0.2；
F(X)2＝1，n＝0；
F(X)2＝1，n＝0.2；
F(X)2＝1.1，n＝0.3；
F(X)2＝1.2，n＝0.6；
F(X)2＝1.3，n＝1；
F(X)2＝1.3，n＝2；
其中n为主蒸汽压力设定值减去主蒸汽压力实际值得到的差值，n的单位为MPa。
根据本发明的一些实施例，所述折线函数F(X)3的取值方式为
F(X)3＝1.2，△e＝-0.15；
F(X)3＝1.19，△e＝-0.12；
F(X)3＝1.14，△e＝-0.1；
F(X)3＝1.08，△e＝-0.08；
F(X)3＝1.05，△e＝-0.05；
F(X)3＝1，△e＝0；
F(X)3＝1.05，△e＝0.05；
F(X)3＝1.08，△e＝0.08；
F(X)3＝1.14，△e＝0.1；
F(X)3＝1.19，△e＝0.12；
F(X)3＝1.2，△e＝0.15；
其中△e为汽机能量需求值和实际锅炉热量值之差，△e的单位为MPa。
根据本发明的一些实施例，所述折线函数F(X)4的取值方式为
F(X)4＝260，m＝-200；
F(X)4＝260，m＝-100；
F(X)4＝225，m＝-70；
F(X)4＝50，m＝-10；
F(X)4＝30，m＝-5；
F(X)4＝0，m＝0；
F(X)4＝35，m＝5；
F(X)4＝56，m＝10；
F(X)4＝228，m＝70；
F(X)4＝260，m＝100；
F(X)3＝260，m＝200；
其中m为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值，F(X)4输出值的单位为s。
根据本发明第二方面实施例的应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤系统，包括控制系统，所述控制系统应用上述任意一种方法进行自适应预投煤。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例自适应预投煤方法的流程示意图；
图2为本发明实施例自适应预投煤系统的工作原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参考图1，本发明的第一方面实施例为一种应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，包括以下步骤：
1)计算预投煤量Y，预投煤量Y的计算公式为Y＝F(X)1*F(X)2*F(X)3；其中，F(X)1为负荷指令目标值Ws减去限速后的负荷指令实际值Wt得到的差值的折线函数，即F(X)1＝F(Ws-Wt)1，F(X)1的输出为预估投煤量。
折线函数F(X)1的取值方式见下表：
m -100 -60 -30 -10 0 10 30 60 100
F(X)<sub>1</sub>输出 -20 -15.4 -8.0 -4.0 0 4.0 8.6 15.8 20
表中m为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值得到的差值，F(X)1的单位为t/h。
F(X)2为主蒸汽压力设定值Ps减去主蒸汽压力实际值Pt得到的差值构建的折线函数，即F(X)2＝F(Ps-Pt)，F(X)2的输出为第一预投煤量校正系数。
折线函数F(X)2的取值方式见下表：
n -2 -1 -0.6 -0.3 0.2 0 0.2 0.3 0.6 1 2
F(X)<sub>2</sub>输出 1.3 1.3 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0 1.1 1.2 1.3 1.3
表中n为主蒸汽压力设定值Ps减去主蒸汽压力实际值Pt得到的差值。
F(X)3为汽机能量需求值和实际锅炉热量值之差△e构建的折线函数，即F(X)3＝F(△e)，△e代表着机炉能量需求和实际能量供给的不匹配程度，即能量偏差，△e＝[(P1/Pt)*Ps]-[P1+Ck(d(Pd)/dt)]，(P1/Pt)*Ps为汽机预期的输入功率，P1+Ck(d(Pd)/dt)为锅炉热量信号HR，其中P1为汽轮机调节级压力，Ps为压力设定值Pt为压力过程值，Pd为汽包压力，Ck为锅炉的蓄热系数，不同的锅炉有不同的蓄热系数，其蓄热系数Ck通常采取试验方法获得，保持进入炉膛的煤量不变，阶跃改变汽机调门的开度△e，获得主蒸汽流量D(或汽轮机调节级压力P1)及汽包压力Pb动态过程曲线，通过曲线，用以下方程计算可得知Ck
F(X)3的输出为第二预投煤量校正系数，折线函数F(X)2的取值方式见下表：
△e 0.15 -0.12 -0.1 -0.08 -0.05 0 0.05 0.08 0.10 0.12 0.15
F(X)<sub>3</sub>输出 1.20 1.19 1.14 1.08 1.05 1.0 1.05 1.08 1.14 1.19 1.20
2)计算预投煤时间T，预投煤时间T的计算公式为T＝F(X)4，F(X)4为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值构建的输出为时间变量的折线函数；
F(X)4的输出为一个时间变量作为预投煤的时间脉冲输出，其输出值是通过协调变负荷整定而来，即在协调控制方式下，进行负荷的扰动试验，根据主汽压力变化及负荷变化的曲线来判定脉冲时间的宽度值，折线函数F(X)4的取值方式见下表：
m -200 -100 -70 -10 -5 0 5 10 70 100 200
F(X)<sub>4</sub>输出 260 260 225 50 30 0 35 56 228 260 260
3)控制系统根据预投煤量Y和预投煤时间T，以前馈的方式加在燃料主控上进行投煤控制。
本发明的第二方面实施例为一种应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤系统，包括控制系统，所述控制系统应用自适应预投煤的方法进行自适应预投煤，参考图2，所述控制系统的运行原理为
控制系统通过减法运算块SUB得出负荷指令目标值Ws和负荷指令实际值Wt之差、主蒸汽压力设定值Ps和主蒸汽压力实际值Pt之差、汽机能量需求值和实际锅炉热量值之差，然后分别得出折线函数F(X)1、F(X)2、F(X)3的输出值，通过乘法运算块MUL得出F(X)1、F(X)2、F(X)3的乘积，即预投煤量Y，其中，“Lead”为时间滞后块，其参数设置为10s，“T”为转换块。
当负荷发生变动时，“变负荷动作”功能块会置“1”，F(X)4的输出通过转换T输入时间脉冲块Pluse的时间常数设定端口TC，时间脉冲块Pluse根据F(X)4的输出触发出一个0～260秒范围的脉冲作为预投煤时间T的信号，此时选择功能块T选择预投煤量Y。自适应预投煤以前馈的方式加在燃料主控上，其对应的风，水前馈分别以加在总风量指令，和给水指令上。
本系统通过机组在增减负荷过程中对增减煤量的提前预判，可以缩短锅炉燃烧率的响应时间，提高机组协调变负荷能力。
综上所述，本发明通过预投煤时间T和预投煤量Y的计算，使得机组在增减负荷过程中可以对增减煤量提前预判，缩短锅炉燃烧率的响应时间，提高机组协调变负荷能力，避免机组在AGC-R模式下大幅度变负荷引起机组主汽压力波动，能适应机组大幅度频繁变换负荷，使机组在AGC-R模式模式下各项参数安全稳定运行。
由于新能源的不具备稳定性，波动性较大，新能源投入越多，对于电网的调峰能力就要求越高，更多的机组投入AGC-R模式，使得电网调峰能力越强，可以更好的吸纳新能源，新能源的使用比例越高，电力就越绿色环保。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)计算预投煤量Y，所述预投煤量Y的计算公式为Y＝F(X)1*F(X)2*F(X)3，所述F(X)1为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值得到的差值构建的输出为预估投煤量的折线函数，所述F(X)2为主蒸汽压力设定值减去主蒸汽压力实际值得到的差值构建的输出为第一预投煤量校正系数的折线函数，所述F(X)3为汽机能量需求值和实际锅炉热量值之差构建的输出为第二预投煤量校正系数的折线函数；
2)计算预投煤时间T，预投煤时间T的计算公式为T＝F(X)4，所述F(X)4为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值构建的输出为时间变量的折线函数；
3)根据预投煤量Y和预投煤时间T进行投煤控制。
2.根据权利要求1所述的应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，其特征在于：所述步骤1)中汽机能量需求值和实际锅炉热量值之差的计算公式为F(X)3＝F(△e)，其中△e＝[(P1/Pt)*Ps]-[P1+Ck(d(Pd)/dt)]；其中P1为汽轮机调节级压力，Ps为压力设定值Pt为压力过程值，Pd为汽包压力，Ck为锅炉的蓄热系数，(P1/Pt)*Ps为汽机预期的输入功率，P1+Ck(d(Pd)/dt)为锅炉热量信号HR。
3.根据权利要求1所述的应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，其特征在于：所述折线函数F(X)1的取值方式为
F(X)1＝-20，m＝-100；
F(X)1＝-15.1，m＝-60；
F(X)1＝-8，m＝-30；
F(X)1＝-4，m＝-10；
F(X)1＝0，m＝0；
F(X)1＝4，m＝10；
F(X)1＝5，m＝30；
F(X)1＝15.1，m＝60；
F(X)1＝20，m＝100；
其中m为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值得到的差值，F(X)1输出值的单位为t/h。
4.根据权利要求1所述的应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，其特征在于：所述折线函数F(X)2的取值方式为
F(X)2＝1.3，n＝-2；
F(X)2＝1.3，n＝-1；
F(X)2＝1.2，n＝-0.6；
F(X)2＝1.1，n＝-0.3；
F(X)2＝1，n＝-0.2；
F(X)2＝1，n＝0；
F(X)2＝1，n＝0.2；
F(X)2＝1.1，n＝0.3；
F(X)2＝1.2，n＝0.6；
F(X)2＝1.3，n＝1；
F(X)2＝1.3，n＝2；
其中n为主蒸汽压力设定值减去主蒸汽压力实际值得到的差值，n的单位为MPa。
5.根据权利要求1所述的应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，其特征在于：所述折线函数F(X)3的取值方式为
F(X)3＝1.2，△e＝-0.15；
F(X)3＝1.19，△e＝-0.12；
F(X)3＝1.14，△e＝-0.1；
F(X)3＝1.08，△e＝-0.08；
F(X)3＝1.05，△e＝-0.05；
F(X)3＝1，△e＝0；
F(X)3＝1.05，△e＝0.05；
F(X)3＝1.08，△e＝0.08；
F(X)3＝1.14，△e＝0.1；
F(X)3＝1.19，△e＝0.12；
F(X)3＝1.2，△e＝0.15；
其中△e为汽机能量需求值和实际锅炉热量值之差，△e的单位为MPa。
6.根据权利要求1所述的应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤方法，其特征在于：所述折线函数F(X)4的取值方式为
F(X)4＝260，m＝-200；
F(X)4＝260，m＝-100；
F(X)4＝225，m＝-70；
F(X)4＝50，m＝-10；
F(X)4＝30，m＝-5；
F(X)4＝0，m＝0；
F(X)4＝35，m＝5；
F(X)4＝56，m＝10；
F(X)4＝228，m＝70；
F(X)4＝260，m＝100；
F(X)3＝260，m＝200；
其中m为负荷指令目标值减去限速后的负荷指令实际值，F(X)4输出值的单位为s。
7.一种应用于火电机组AGC-R模式的自适应预投煤系统，其特征在于，包括控制系统，所述控制系统应用权利要求1-6任一项所述的方法进行自适应预投煤。
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