耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统及控制方法、控制装置与流程

本发明涉及燃煤机组，具体涉及耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统及控制方法、控制装置。

背景技术：

1、随着电网中新能源装机比例的日益升高，促进电力系统灵活性与新能源消纳需要持续不断的努力与攻关，灵活有弹性的电力系统需要高灵活性的电源作为支撑。长期以来，火力发电都是保障电力供应与调峰调频的主力，且在今后很长的一段时间内仍将是主导电源，面向规模化新能源消纳这一目标，如何挖掘火电机组的灵活运行潜力，改善源侧出力的电网友好性，是新能源电力系统需要研究并解决的关键问题之一。

2、熔盐作为一种储能介质，被广泛应用于太阳能热发电领域中，具有储能效率高、经济性好等特点。在传统燃煤机组上增加熔盐蒸汽发生系统是提升机组变负荷速率的一种新思路，即通过熔盐存储锅炉部分热量，并在机组需要快速升负荷时释放，通过熔盐系统储/放热过程完成机组能量时空调控，在放热阶段，熔盐加热给水产生蒸汽，与锅炉产生的蒸汽共同汇入汽轮机做功，大幅提升机组升负荷速率。

3、为了保证熔盐蒸汽发生系统的稳定运行，现有技术一种全负荷熔盐蒸汽发生系统及其控制方法公开了一种适用于光热电站全负荷运行的熔盐蒸汽发生系统及控制方法，该系统将通过过热器、蒸发器和预热器中的换热过程解耦，在负荷变化时通过调节阀门开度分别控制通过过热器、蒸发器和预热器的熔盐流量，降低熔盐的凝固风险。

4、但现有技术仅对熔盐流量进行调控，对给水流量和蒸汽流量缺乏关注，可能导致给水和蒸汽失衡的现象发生，影响机组安全运行。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统及控制方法、控制装置，保证机组安全运行。

2、为解决上述技术问题，本发明提供耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统的控制方法，包括如下步骤：

3、获取第一开度指令函数f1(x)和第二开度指令函数f2(x)，所述第一开度指令函数f1(x)和所述第二开度指令函数f2(x)均为关于给水泵出口综合阀位指令变化的折线函数，f1(x)≠f2(x)；

4、实时获取所述给水泵出口综合阀位指令，并通过所述第一开度指令函数f1(x)获得第一开度，通过所述第二开度指令函数f2(x)获得第二开度；

5、控制熔盐蒸汽发生系统中主路调节阀的开度为所述第一开度，控制所述熔盐蒸汽发生系统中旁路调节阀的开度为所述第二开度，以调节所述熔盐蒸汽发生系统的给水流量，使得所述熔盐蒸汽发生系统中蒸发器水位实测值等于蒸发器水位设定值；

6、所述主路调节阀和所述旁路调节阀并联设置在所述熔盐蒸汽发生系统中给水泵的给水出口和蒸发器的给水入口之间。

7、本发明耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统的控制方法，根据所获取的给水泵出口综合阀位指令的大小，通过两个形式不同但特性互补的第一开度指令函数f1(x)和第二开度指令函数f2(x)，分别得到主路调节阀和旁路调节阀的开度指令，对熔盐蒸汽发生系统的给水流量进行调节，既可削弱单个阀门的非线性，有利于母管流量的控制，又可避免复杂的主/旁路切换逻辑，使给水泵出口综合阀位指令与实际给水流量呈现良好的线性关系，实现了蒸发器水位在熔盐蒸汽发生系统大流量放热模式和小流量伴热模式全工况自动控制。

8、可选地，实时获取所述给水泵出口综合阀位指令，具体包括如下步骤：

9、实时监测熔盐蒸汽发生系统的蒸发器水位和给水流量，获取蒸发器水位实测值和给水流量实测值，根据所述蒸发器水位实测值和蒸发器水位设定值的偏差生成给水流量设定值，根据所述给水流量实测值和所述给水流量设定值的偏差生成给水泵出口第一综合阀位指令；

10、实时监测熔盐蒸汽发生系统的蒸汽流量，获取蒸汽流量实测值，根据所述蒸汽流量实测值生成给水泵出口第二综合阀位指令；

11、实时监测耦合燃煤机组的工作状态，获取机组实际功率，并接收agc负荷指令，计算所述agc负荷指令和所述机组实际功率的偏差，当所述agc负荷指令和所述机组实际功率的偏差不低于预设偏差时，根据所述agc负荷指令和所述实际功率的偏差生成给水泵出口第三综合阀位指令；

12、将所述第一综合阀位指令、所述第二综合阀位指令和所述第三综合阀位指令叠加后获得给水泵出口综合阀位指令。

13、可选地，还包括如下步骤：

14、当第一信号和第二信号中任意一个信号有效时，延时第一预设时间，生成给水流量闭锁增信号，控制所述主路调节阀和所述旁路调节阀的开度不再增加；

15、当除氧器水位实测值低于除氧器水位低1值时，所述第一信号有效；

16、当所述蒸发器水位实测值高于蒸发器水位高1值，且所述除氧器水位实测值不高于除氧器水位高1值时，所述第二信号有效。

17、可选地，还包括如下步骤：

18、当第三信号和第四信号中任意一个信号有效时，延时第二预设时间，生成给水流量闭锁减信号，控制所述主路调节阀和所述旁路调节阀的开度不再减少；

19、当除氧器水位实测值高于除氧器水位高1值时，所述第三信号有效；

20、当所述蒸发器水位实测值低于蒸发器水位低1值，且所述除氧器水位实测值不低于除氧器水位低1值时，所述第四信号有效。

21、可选地，还包括如下步骤：

22、获取给水泵出口压力与给水泵进口压力，以所述给水泵出口压力和所述给水泵进口压力的偏差偏离预设偏差值为条件生成给水泵频率指令，根据所述给水泵频率指令调节给水泵频率，使得所述给水泵出口压力和所述给水泵进口压力的偏差维持在所述预设偏差值。

23、可选地，当所述给水泵出口压力和所述给水泵进口压力的偏差低于所述预设偏差值时，增大所述给水泵频率；当所述给水泵出口压力和所述给水泵进口压力的偏差高于所述预设偏差值时，减小所述给水泵频率。

24、本发明提供耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统的控制装置，适用于前述耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统的控制方法，包括熔盐蒸发器水位控制装置，所述熔盐蒸发器水位控制装置包括通讯连接的存储单元、第一计算单元和第一控制单元，其中：

25、所述存储单元存储有第一开度指令函数f1(x)和第二开度指令函数f2(x)，所述第一开度指令函数f1(x)和所述第二开度指令函数f2(x)均为关于给水泵出口综合阀位指令变化的折线函数，f1(x)≠f2(x)；

26、所述第一计算单元能够实时计算获取给水泵出口综合阀位指令，并通过所述第一开度指令函数f1(x)获得第一开度，通过所述第二开度指令函数f2(x)获得第二开度；

27、所述第一控制单元能够控制熔盐蒸汽发生系统中主路调节阀的开度为所述第一开度，控制所述熔盐蒸汽发生系统中旁路调节阀的开度为所述第二开度，以调节所述熔盐蒸汽发生系统的给水流量，使得所述熔盐蒸汽发生系统中蒸发器水位实测值等于蒸发器水位设定值。

28、可选地，还包括：

29、rtu系统，所述rtu系统和所述第一计算单元通讯连接，所述rtu系统能够实时获取agc负荷指令，并将所述agc负荷指令传输至所述计算单元；

30、dcs系统，所述dcs系统和所述第一计算单元通讯连接，所述rtu系统能够实时获取机组实际功率，并将所述机组实际功率传输至所述计算单元；

31、第一水位监测装置，所述第一水位监测装置和所述第一计算单元通讯连接，所述第一水位监测装置能够实时获取熔盐蒸汽发生系统的蒸发器水位实测值，并将所述蒸发器水位实测值传输至所述第一计算单元；

32、流量监测装置，所述流量监测装置和所述第一计算单元通讯连接，所述流量监测装置能够实时获取所述熔盐蒸汽发生系统的给水流量实测值和蒸汽流量实测值，并将所述给水流量实测值和所述蒸汽流量实测值传输至所述计算单元；

33、所述第一计算单元能够根据接收到的所述agc负荷指令、所述机组实际功率、所述蒸发器水位实测值、所述给水流量实测值和所述蒸汽流量实测值计算获取所述给水泵出口综合阀位指令。

34、可选地，所述存储单元还存储有蒸发器水位设定值，所述第一计算单元包括：

35、主控制器，所述主控制器能够接收蒸发器水位实测值和所述蒸发器水位设定值，并根据所述蒸发器水位实测值和所述蒸发器水位设定值的偏差计算获取给水流量设定值，

36、副控制器，所述副控制器和所述主控制器通讯连接，所述副控制器能够接收所述给水流量设定值和所述给水流量实测值，并根据所述给水流量设定值和所述给水流量实测值的偏差计算获取给水泵出口第一综合阀位指令；

37、第一前馈控制器，所述第一前馈控制器能够接收所述蒸汽流量实测值，并根据所述蒸汽流量实测值计算获取给水泵出口第二综合阀位指令；

38、第二前馈控制器，所述第二前馈控制器能够接收所述agc负荷指令和所述机组实际功率，并以所述agc负荷指令和所述机组实际功率的偏差不低于预设偏差为条件，根据所述agc负荷指令和所述实际功率的偏差计算获取给水泵出口第三综合阀位指令；

39、加法器，所述副控制器、所述第一前馈控制器和所述第二前馈控制器均和所述加法器通讯连接，所述加法器能够将所述第一综合阀位指令、所述第二综合阀位指令和所述第三综合阀位指令叠加后计算获取所述给水泵出口综合阀位指令。

40、可选地，还包括第二水位监测装置，所述第二水位监测装置和所述第一计算单元通讯连接，所述第一水位监测装置能够实时获取熔盐蒸汽发生系统的除氧器水位实测值，并将所述除氧器水位实测值传输至所述第一计算单元；

41、所述第一计算单元还包括闭锁增模块，所述闭锁增模块能够接收所述除氧器水位实测值和所述蒸发器水位实测值，并在第一信号和第二信号中任意一个信号有效时，延时第一预设时间，生成给水流量闭锁增信号；

42、当所述除氧器水位实测值低于除氧器水位低1值时，所述第一信号有效；

43、当所述蒸发器水位实测值高于蒸发器水位高1值，且所述除氧器水位实测值不高于除氧器水位高1值时，所述第二信号有效；

44、所述第一控制单元在所述给水流量闭锁增信号有效时，控制所述主路调节阀和所述旁路调节阀的开度不再增加。

45、可选地，所述第一计算单元还包括闭锁减模块，所述闭锁减模块能够接收所述除氧器水位实测值和所述蒸发器水位实测值，并在第三信号和第四信号中任意一个信号有效时，延时第二预设时间，生成给水流量闭锁减信号；

46、当所述除氧器水位实测值高于除氧器水位高1值时，所述第三信号有效；

47、当所述蒸发器水位实测值低于蒸发器水位低1值，且所述除氧器水位实测值不低于除氧器水位低1值时，所述第四信号有效；

48、所述第一控制单元在所述给水流量闭锁减信号有效时，控制所述主路调节阀和所述旁路调节阀的开度不再减少。

49、可选地，还包括压力检测装置，所述压力检测装置能够实时获取给水泵出口压力和给水泵进口压力；

50、所述熔盐蒸发器水位控制装置还包括通讯连接的第二计算单元和第二控制单元，所述压力检测装置和所述第二计算单元通讯连接，其中：

51、所述第二计算单元能够接收所述给水泵出口压力和所述给水泵进口压力，并以所述给水泵出口压力和所述给水泵进口压力的偏差偏离预设偏差值为条件计算获取给水泵频率指令；

52、所述第二控制单元能够根据所述给水泵频率指令调节所述熔盐蒸汽发生系统的给水泵频率，使得所述给水泵出口压力和所述给水泵进口压力的偏差维持在所述预设偏差值。

53、本发明还提供耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统，包括除氧器、给水泵、调节阀、预热器、蒸发器、过热器、热盐罐、热盐泵和冷盐罐，按照熔盐的流动方向，所述热盐罐、所述热盐泵、所述过热器、所述蒸发器、所述预热器和所述冷盐罐顺次连接，按照汽水的流动方向，所述除氧器、所述给水泵、所述调节阀、所述预热器、所述蒸发器和所述过热器顺次连接，所述调节阀包括主路调节阀和旁路调节阀，所述主路调节阀和所述旁路调节阀并联设置；

54、还包括前述的耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统的控制装置，所述耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统的控制装置配置为用于控制所述主路调节阀和所述旁路调节阀的开度，以使蒸发器水位实测值等于蒸发器水位设定值。

55、本发明耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统，包括前述的耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统的控制装置，因此具有与前述的耦合燃煤机组的熔盐蒸汽发生系统的控制装置相同的技术效果，在此不再赘述。