CN114660929A - 一种火电机组辅助启停快速模糊控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种火电机组辅助启停快速模糊控制系统及控制方法。本发明包括机组蓄热能力计算模块、辅助启停性能模拟计算模块、辅助启停性能分析决策模块以及辅助启停性能快速模糊控制模块；机组蓄热能力计算模块用于根据机组变负荷过程中运行参数的变化情况，计算锅炉及机组回热系统当前所具有的蓄热调节能力；辅助启停性能模拟计算模块用于根据网调提供的机组辅助启停综合性能指标的计算公式，实时计算机组辅助启停的综合性能指标，辅助启停性能分析决策模块用于分析影响机组辅助启停性能的主要因素；辅助启停性采用模糊集合理论，实时快速调整锅炉负荷指令和汽机负荷指令。本发明能有效提高火电机组辅助启停的综合性能。

Description

一种火电机组辅助启停快速模糊控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于燃煤发电技术领域，具体涉及一种火电机组辅助启停快速模糊控制系统及控制方法。
背景技术
随着新能源发电在电网中的比例逐渐扩大，而新能源发电负荷受天气等环境因素的影响较大，发电负荷的不受控因素较多，导致对电网频率的影响较大，会影响电网运行的稳定性。与新能源发电方式相比，煤电具有较好的调峰、启停性能，在这种情况下，提升火电机组的辅助启停性能成为维持电网稳定运行的主要途径之一。可以预见，火电机组的辅助启停改造在未来几年将持续得到各电网公司的重视，在经济上将出台一系列的火电机组辅助启停的补贴政策，鼓励各火电厂完成机组辅助启停优化控制的改造，从而大幅提升各火电机组辅助启停的综合性能，在新能源发电负荷持续增加的情况下，维持电网的稳定运行。火电厂积极开展机组辅助启停的优化控制改造，对维持电网稳定运行意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种火电机组辅助启停快速模糊控制系统及控制方法，是针对火电机组辅助启停市场的实际需求，采用快速模糊控制技术，提高火电机组辅助启停的综合性能。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种火电机组辅助启停快速模糊控制系统，包括机组蓄热能力计算模块、辅助启停性能模拟计算模块、辅助启停性能分析决策模块以及辅助启停性能快速模糊控制模块；所述机组蓄热能力计算模块用于根据机组变负荷过程中运行参数的变化情况，计算锅炉及机组回热系统当前所具有的蓄热调节能力，为后续的机组快速模糊控制提供负荷控制的边界条件；所述辅助启停性能模拟计算模块用于根据网调提供的机组辅助启停综合性能指标的计算公式，实时计算机组辅助启停的综合性能指标Kp，所述辅助启停性能分析决策模块用于分析影响机组辅助启停性能的主要因素，为辅助启停模糊控制提供可选择的调整变量及决策依据；所述辅助启停性基于计算的机组蓄热能力、辅助启停性能的模拟计算值及影响机组辅助启停性能，采用模糊集合理论，实时快速调整锅炉负荷指令和汽机负荷指令。
用上述火电机组辅助启停快速模糊控制系统进行火电机组辅助启停快速模糊控制的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1.机组蓄热能力计算模块根据机组变负荷过程中运行参数的变化情况，自动计算锅炉及机组回热系统当前所具有的蓄热调节能力，并将计算结果发送给辅助启停性能快速模糊控制模块；
步骤2.辅助启停性能模拟计算模块是根据网调提供的机组辅助启停综合性能指标的计算公式，实时计算机组辅助启停的综合性能指标Kp，并将计算结果发送给辅助启停性能快速模糊控制模块；
步骤3.辅助启停性能分析决策模块分析影响机组辅助启停性能的主要因素，为辅助启停模糊控制提供可选择的调整变量及决策依据。
步骤4.辅助启停性能快速模糊控制模块基于计算的机组蓄热能力、辅助启停性能的模拟计算值及影响机组辅助启停性能的因素，采用模糊集合理论，实时快速调整锅炉负荷指令和汽机负荷指令。
进一步地，步骤1中所述机组蓄热能力计算模块根据机组变负荷过程中运行参数的变化情况，自动计算锅炉及机组回热系统当前所具有的蓄热调节能力的具体方法是：在机组的负荷调节范围内，即50-100％额定负荷范围内，均匀地选取5个负荷点，分别为负荷55％、负荷65％、负荷75％、负荷85％、负荷95％，首先在各个负荷点上确定机组蓄热能力的计算公式：
Figure BDA0003514158110000021
r＝1…5
其中，ΔNE为功率变化量，ΔPT为主汽压力变化量，ΔTsp为蒸汽过热度变化量，ΔNEr,max为机组在负荷r工况下的最大蓄热能力，即允许的最大负荷改变量，ΔuTr,max为机组在负荷r工况下汽机调门允许的最大改变量。
进一步地，步骤2中所述辅助启停性能模拟计算模块是根据网调提供的机组辅助启停综合性能指标的计算公式，实时计算机组辅助启停的综合性能指标Kp，具体表示为：
Figure BDA0003514158110000022
式中，
Figure BDA0003514158110000023
为机组i的综合辅助启停性能指标；
Figure BDA0003514158110000024
为机组i第j次AGC指令的辅助启停性能指标；D+i,j机组i第j次AGC指令的正向启停里程；n为机组i在运行期间被AGC调用的次数。
有益效果：与现有技术相比，本发明基于计算的机组蓄热能力、辅助启停性能的模拟计算值及影响机组辅助启停性能的主要因素等，采用快速模糊推理、模糊决策等相关模糊集合理论，实时快速调整锅炉负荷指令和汽机负荷指令，实现机组辅助启停性能的优化控制。
附图说明
图1是本发明的控制系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图及具体实施例进行详尽的描述。
本发明公开了一种火电机组辅助启停快速模糊控制系统，如图1所示，所述控制系统包括机组蓄热能力计算模块、辅助启停性能模拟计算模块、辅助启停性能分析决策模块以及辅助启停性能快速模糊控制模块。
所述机组蓄热能力计算模块是根据机组变负荷过程中主要运行参数的变化情况，自动计算锅炉及机组回热系统当前所具有的蓄热调节能力，为后续的机组快速模糊控制提供负荷控制的边界条件。
机组蓄热能力的计算公式可通过以下过程获取：在机组的负荷调节范围内，即(50-100)％额定负荷范围内(不考虑机组的深度调峰)，均匀地选取5个负荷点，分别为负荷1(55％)、负荷2(65％)、负荷3(75％)、负荷4(85％)、负荷5(95％)，首先在各个负荷点上确定机组蓄热能力的计算公式：
Figure BDA0003514158110000031
r＝1…5
其中，ΔNE为功率变化量，ΔPT为主汽压力变化量，ΔTsp为蒸汽过热度变化量。ΔNEr,max为机组在负荷r工况下的最大蓄热能力(即允许的最大负荷改变量)，ΔuTr,max为机组在负荷r工况下汽机调门允许的最大改变量。
所述辅助启停性能模拟计算模块是根据网调提供的机组辅助启停综合性能指标的计算公式，实时计算机组辅助启停的综合性能指标Kp，具体表示为：
Figure BDA0003514158110000032
式中，
Figure BDA0003514158110000033
为机组i的综合辅助启停性能指标；
Figure BDA0003514158110000034
为机组i第j次AGC指令的辅助启停性能指标；D+i,j机组i第j次AGC指令的正向启停里程；n为机组i在运行期间被AGC调用的次数。
所述辅助启停性能分析决策模块是分析影响机组辅助启停性能的主要因素，为辅助启停模糊控制提供可选择的调整变量及决策依据。
所述辅助启停性能快速模糊控制模块是基于计算的机组蓄热能力、辅助启停性能的模拟计算值及影响机组辅助启停性能的主要因素等，采用模糊集合理论，实时快速调整锅炉负荷指令和汽机负荷指令。
以江苏省内机组辅助启停控制为例，辅助启停的性能指标控制范围为(2.0，5.5)之间,将辅助启停的性能偏差e(k)及变化率De(k)进行模糊化。性能偏差e(k)的变化范围为(-1.0，2.5),e(k)可以用一组模糊化的语言变量来描述，分别为正大(PB,1.5～2.5)、正中(PM,0.5～1.5)、正小(PS,0.2～0.5)、零(ZO,-0.1～+0.2)、负小(N S,-0.1～-0.2)、负中(NB,-0.2～-0.5)、负大(NB,-0.5～-1.0)。De(k)变化范围设定为[-0.1,+0.2],可采用相同的方法对其进行模糊化。
同样，锅炉负荷指令和汽机负荷指令的修正量，同样可以由一组模糊量词来描述，锅炉负荷指令的修正量可以以锅炉给煤量指令的修正量来表示，约定给煤量指令修正量的变化范围为(-50t/h，+50t/h),则锅炉负荷指令修正量的模糊化量词可以取为正大(PB,30～50)、正中(PM,10～30)、正小(PS,2～10)、零(ZO,-2～+2)、负小(N S,-2～-10)、负中(NB,-10～-30)、负大(NB,-30～-50)。约定汽机负荷指令修正量的变化范围为(-5％，+5％),则汽机负荷指令修正量的模糊化量词可以取为正大(PB,3～5)、正中(PM,1～3)、正小(PS,0.2～1)、零(ZO,-0.2～+0.2)、负小(N S,-0.2～-1)、负中(NB,-1～-3)、负大(NB,-3～-5)。
进一步的，锅炉负荷指令和汽机负荷指令修正量的模糊推理是根据辅助启停的性能偏差e(k)及变化率De(k)的模糊量词推理获得锅炉负荷指令和汽机负荷指令修正量的模糊量词，一般可采用模糊查询表来获得查询结果，本实施例中，锅炉负荷指令和汽机负荷指令修正量的模糊查询表如表1所示：
表1锅炉负荷指令和汽机负荷指令修正量的模糊查询表
Figure BDA0003514158110000041
优选的，通过传统的去模糊化方法，计算获得锅炉负荷指令和汽机负荷指令的修正量，即获得锅炉给煤量指令和汽机调门开度指令的修正量。
以上实施例仅为本发明的优选实施例，仅用于更加清楚地说明本发明方法，并非对本发明作任何其他形式的限制，应当指出的是，对于本领域一般技术而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应该包含在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种火电机组辅助启停快速模糊控制系统，其特征在于，包括机组蓄热能力计算模块、辅助启停性能模拟计算模块、辅助启停性能分析决策模块以及辅助启停性能快速模糊控制模块；所述机组蓄热能力计算模块用于根据机组变负荷过程中运行参数的变化情况，计算锅炉及机组回热系统当前所具有的蓄热调节能力，为后续的机组快速模糊控制提供负荷控制的边界条件；所述辅助启停性能模拟计算模块用于根据网调提供的机组辅助启停综合性能指标的计算公式，实时计算机组辅助启停的综合性能指标Kp，所述辅助启停性能分析决策模块用于分析影响机组辅助启停性能的因素，为辅助启停模糊控制提供可选择的调整变量及决策依据；所述辅助启停性基于计算的机组蓄热能力、辅助启停性能的模拟计算值及影响机组辅助启停性能，采用模糊集合理论，实时快速调整锅炉负荷指令和汽机负荷指令。
2.一种用上述火电机组辅助启停快速模糊控制系统进行火电机组辅助启停快速模糊控制的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1.机组蓄热能力计算模块根据机组变负荷过程中运行参数的变化情况，自动计算锅炉及机组回热系统当前所具有的蓄热调节能力，并将计算结果发送给辅助启停性能快速模糊控制模块；
步骤2.辅助启停性能模拟计算模块是根据网调提供的机组辅助启停综合性能指标的计算公式，实时计算机组辅助启停的综合性能指标Kp，并将计算结果发送给辅助启停性能快速模糊控制模块；
步骤3.辅助启停性能分析决策模块分析影响机组辅助启停性能的主要因素，为辅助启停模糊控制提供可选择的调整变量及决策依据。
步骤4.辅助启停性能快速模糊控制模块基于计算的机组蓄热能力、辅助启停性能的模拟计算值及影响机组辅助启停性能的因素，采用模糊集合理论，实时快速调整锅炉负荷指令和汽机负荷指令。
3.根据权利要求2所述的火电机组辅助启停快速模糊控制的方法，其特征在于，步骤1中所述机组蓄热能力计算模块根据机组变负荷过程中运行参数的变化情况，自动计算锅炉及机组回热系统当前所具有的蓄热调节能力的具体方法是：在机组的负荷调节范围内，即50-100％额定负荷范围内，均匀地选取5个负荷点，分别为负荷55％、负荷65％、负荷75％、负荷85％、负荷95％，首先在各个负荷点上确定机组蓄热能力的计算公式：
Figure FDA0003514158100000021
r＝1…5
其中，ΔNE为功率变化量，ΔPT为主汽压力变化量，ΔTsp为蒸汽过热度变化量，ΔNEr,max为机组在负荷r工况下的最大蓄热能力，即允许的最大负荷改变量，ΔuTr,max为机组在负荷r工况下汽机调门允许的最大改变量。
4.根据权利要求2所述的火电机组辅助启停快速模糊控制的方法，其特征在于，步骤2中所述辅助启停性能模拟计算模块是根据网调提供的机组辅助启停综合性能指标的计算公式，实时计算机组辅助启停的综合性能指标Kp，具体表示为：
Figure FDA0003514158100000022
式中，
Figure FDA0003514158100000023
为机组i的综合辅助启停性能指标；
Figure FDA0003514158100000024
为机组i第j次AGC指令的辅助启停性能指标；D+i,j机组i第j次AGC指令的正向启停里程；n为机组i在运行期间被AGC调用的次数。
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