一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法与流程

本发明属于火电机组控制系统，特别涉及一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法。

背景技术：

1、自动发电控制系统agc(automation generator control)是能量管理的重要组成部分。agc是让负荷调度直接控制火电机组的出力，使机组能快速的随着电网负荷的响应而变化出力，用来维持整个电网的频率特性。发电厂机组侧agc性能在协调控制系统中十分重要，既要使机组能够安全稳定运行，同时确保稳定电网频率，适应电网负荷变化要求，最终使电力系统运行稳定。火电机组自身就是一个非常巨大的储能装置，实现火电机组快速深度调峰的关键核心技术，就是发掘储能环节、研究其蓄热机理并评估其性能。对于并网发电机组来说，二次调频时，发电机组按照agc指令，调整机组的实际负荷指令，通过发电机组的协调控制系统的负荷闭环控制回路改变机组的发电功率，满足agc的功率变化要求。为改善agc性能指标指标，许多电厂分别从机组调节控制方法和更改硬件设备等对机组进行更改。而agc性能指标中最主要的一点就是调节速度。火电机组面临的挑战就是提高负荷响应速率，然而目前正在服役的火电机组的负荷响应速率在参与agc考核时，时常面临被罚款的可能，投运机组潜力没有得到充分发挥。如何提高火电机组的负荷响应速率对于agc机组的安全运行和经济性指标都有着至关重要的意义和作用。

2、在工程实际中，协调控制系统的调节性能可以分为两部分，即负荷调节性能与主蒸汽压调节性能，鉴于在工程实际中，一般只考虑协调控制系统负荷调节主蒸汽压力调节性能。往往忽略了汽温的稳定安全也是重要的参考依据。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，提高火电机组设备运行寿命，确保机组安全稳定，又不失经济性的高效运行。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，包括：

4、在发电负荷和火电机组储能与输入之间采用机炉分离限速控制逻辑，将agc负荷速率设定值在输入到锅炉指令和汽轮机指令；

5、主蒸汽压力控制回路采用精准前馈锅炉主控逻辑，将agc指令经过限幅限速后得到负荷指令，配合设定的比例系数，加入到锅炉指令和热量信号的pid控制器后；

6、对锅炉提出燃烧器摆角控制策略，在气温控制回路中，采用再热汽温燃烧器摆角摆动的闭环控制回路，基于燃烧器摆角投入进行自动控制。

7、本发明的进一步改进在于，所述机炉分离限速控制逻辑包括：

8、获取火电机组机炉分离限速控制逻辑接收指令，包含实际转速、agc指令和额定转速；

9、根据实际转速和额定转速指令信号之差得到转速偏差信号；转速偏差信号经过限幅和限速环节之后，用于参与机组一次调频；

10、agc指令信号输入限幅环节，分别用于输入锅炉限速和汽机限速，限速后的agc指令信号与转速偏差信号，分别送入锅炉和汽机，作为锅炉负荷指令信号和汽机负荷指令信号。

11、本发明的进一步改进在于，所述精准前馈锅炉主控逻辑包括：

12、获取热量指令、锅炉指令、agc指令信号、btf燃料指令矫正、燃料量指令均值等信号，输出为锅炉主控输出指令信号和锅炉主控前馈指令信号diff；

13、根据热量指令和锅炉指令信号之差得到热量偏差信号；分别输入限幅和pid控制环节，之后与agc指令信号求和，获得锅炉煤量指令信号；

14、btf燃料矫正信号与燃料量指令信号的乘积，获得燃料的热量信号，与实际燃料热量信号求差，获得燃料热量信号；燃料热量信号与锅炉煤量指令信号求差，分别经过pid控制和限幅，获得锅炉主控指令信号，对燃煤量的控制；

15、将agc指令经过限幅限速后得到负荷指令，配合比例系数，加入到锅炉指令和热量信号的pid控制器后；对被控对象的迟延和惯性进行补偿，使前馈信号与机、炉主控指令构成稳态关系。

16、本发明的进一步改进在于，所述agc负荷速率设定值在输入到锅炉指令和汽轮机指令的时，采用分开限速的方式进行控制。

17、本发明的进一步改进在于，所述精准前馈锅炉主控逻辑是在前馈信号处设计超前校正环节，采用比例微分控制，当锅炉主控指令变化时，对其进行超前补偿，增加燃料量。

18、本发明的进一步改进在于，所述燃烧器摆角控制策略包括：

19、控制器的控制量是高温再热器出口温度，再热汽温设定值与实际再热汽温的偏差，经过pid控制器得到燃烧器摆角指令，摆角指令和实际摆角角度存在分段线性关系。

20、本发明的进一步改进在于，所述摆角指令和实际摆角角度存在分段线性关系，包括：

21、通过不同稳态工况点的计算，在保证喷水减温不投入的情况下，只依靠摆角角度来调节再热汽温度，得到的函数映射关系；最后输出的烟气换热量直接影响最终的再热汽温度，从而对温度的闭环控制。

22、本发明的进一步改进在于，所述燃烧器摆角控制策略输入分别为实际再热温度和再热温度设计值，经过做差环节，获得再热温度偏差信号；再热温度偏差信号输入死区、限幅和pid环节的作用，作用至燃烧器摆角，对该摆角的指令控制；对摆角角度的调节后，进行烟气换热量的控制，从而对再热温度的控制。

23、第二方面，本发明提供一种火电机组负荷响应速率提升的优化系统，包括：

24、机炉分离限速控制逻辑模块，用于在发电负荷和火电机组储能与输入之间采用机炉分离限速控制逻辑，将agc负荷速率设定值在输入到锅炉指令和汽轮机指令；

25、精准前馈锅炉主控逻辑模块，用于主蒸汽压力控制回路采用精准前馈锅炉主控逻辑，将agc指令经过限幅限速后得到负荷指令，配合设定的比例系数，加入到锅炉指令和热量信号的pid控制器后；

26、燃烧器摆角控制策略模块，用于对锅炉提出燃烧器摆角控制策略，在气温控制回路中，采用再热汽温燃烧器摆角摆动的闭环控制回路，基于燃烧器摆角投入进行自动控制。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、本发明针对目前投运的实际电厂运行逻辑比较完善的情况，在传统deb直接能量平衡的控制基础上，考虑煤质变化和动态特性，并且深入到动态pid参数的计算，将非线性部分的影响也悉数纳入控制系统的参数优化。可以说是十分系统的从电厂实际运行的角度，将机炉协调控制逻辑进行了全面的控制调节。现有控制逻中仍然存在一定的优化空间，本发明从汽压回路和汽温回路两个方面提出控制策略的优化方向，并加以具体的实现方法分析说明。

技术特征：

1.一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，其特征在于，

9.一种火电机组负荷响应速率提升的优化系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种火电机组负荷响应速率提升的优化方法，包括：在发电负荷和火电机组储能与输入之间采用机炉分离限速控制逻辑，将AGC负荷速率设定值在输入到锅炉指令和汽轮机指令；主蒸汽压力控制回路采用精准前馈锅炉主控逻辑，将AGC指令经过限幅限速后得到负荷指令，配合设定的比例系数，加入到锅炉指令和热量信号的PID控制器后；对锅炉提出燃烧器摆角控制策略，在气温控制回路中，采用再热汽温燃烧器摆角摆动的闭环控制回路，基于燃烧器摆角投入进行自动控制。该方法有效的使汽压在合理波动范围内波动，同时燃料量波动降低，使机组平稳高效运行。本发明提高火电机组设备运行寿命，确保机组安全稳定，又不失经济性的高效运行。技术研发人员：郑少雄,张朋飞,薛志恒,赵鹏程,杨可,陈会勇,孙伟嘉,赵杰,吴涛,孟勇,王伟锋,赵永坚受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23