速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法与流程

本发明属于电力系统控制方法，具体涉及速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法。

背景技术：

1、锅炉主控系统通常采用反馈控制方法，通过对锅炉出口温度、压力、流量等参数进行监测和调节，来实现锅炉运行的稳定和高效。然而，反馈控制方法存在一定的局限性，主要是由于主控过程中存在大量的非线性、时变和不确定性因素，导致控制效果不佳，能耗较高，甚至可能引发安全事故。

2、为了解决上述问题，近年来，速度与加速度控制在锅炉主控系统中得到了广泛应用。通过实时测量锅炉各个参数的变化速度和加速度，可以更准确地判断锅炉的运行状态，从而实现对锅炉主控的优化。然而，现有的速度与加速度控制方法在实际应用中仍存在一定的问题，如现有负荷调节根据指令的变化单一进行定值前馈调节，无法根据实际情况调节前馈量的速度、加速度因此无法适应复杂的变负荷工况。

3、为了提高新型电力系统下大型燃煤机组负荷调节的快速性、灵活性，给予燃煤机组主动支撑新能源发电的能力，提升自动发电控制agc变负荷速率的同时保证主蒸汽压力、主蒸汽温度的稳定性也是非常重要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，提高新型电力系统下大型燃煤机组负荷调节的灵活性，提升agc变负荷速率。

2、本发明所采用的技术方案是，速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，以燃煤机组控制系统为对象，采集自动发电控制agc指令、主蒸汽压力设定值、主蒸汽压力测量值，根据主蒸汽压力设定值和测量值计算主蒸汽压力偏差；通过限速率功能块对agc指令进行升/降限速限制，得到k时刻限速率后的agc指令；然后计算k时刻速度增量式、加速度增量式；根据主蒸汽压力偏差修正速度增量式系数、加速度增量式的系数，将修正后加速度增量式输出加入到锅炉主控前馈中，预调节燃料量，在变负荷过程中对锅炉主控进行调节。

3、本发明的特点还在于，

4、agc是负荷管控中心根据机组实际运行工况，选择电网自动化调度系统负荷指令、电网偏差对负荷指令修正、运行人员对机组设定的负荷指令的一种或者两种作为agc目标负荷指令。

5、限速率功能块(lim，是dcs系统中一个集成功能块)，agc指令呈现阶跃式上升或者下降，lim对其上升或者下降速率进行限制，从而将阶跃变化量转换为斜波变换量，后续的计算均以斜波变换量为依据。

6、变负荷过程中，agc指令会第一时间成阶跃式上升或者下降，本算法根据agc指令变化幅值、速率，加入主蒸汽压力偏差(主蒸汽压力设定值减去主蒸汽压力测量值)，计算agc指令变化过程中的速度增量式k时刻输出avo(k)、加速度增量式计算输出aao(k)，将加速度增量式计算输出作用在锅炉主控前馈中，预调节燃料量，从而保持主蒸汽压力的稳定性。

7、1)升负荷下，速度增量式修正原则为：当主蒸汽压力偏差大于0mpa，且偏差的动态变化持续变大时，通过修正系数修正速度增量式，加强前馈作用；

8、2)降负荷下，加速度增量式修正原则为：当主蒸汽压力偏差小于0mpa，且偏差的动态变化持续变大时，通过修正系数修正加速度增量式，加强前馈作用。

9、本发明采集自动发电控制agc指令，k时刻的agc指令，记作agc(k)；通过限速率功能块对agc指令进行升/将限速限制，得到k时刻限速率后的agc指令，记作agclim(k)。

10、设速度增量k时刻输出为avo(k)，s域内的更新算法公式为：

11、

12、式中，tv是惯性时间，kv是增益，s是拉普拉斯算子，avo(s)是速度增量k时刻输出的s域内的表达式：λ是速度时间调节因子；

13、将λ输入惯性功能块lag；速度时间调节因子λ具体计算方法如下：

14、

15、式中，agc(k+1)是k+1时刻采集的的agc指令。

16、加速度增量k时刻输出为aao(k)，s域内的更新算法公式为：

17、

18、其中，是加速度时间调节因子；

19、将输入惯性功能块lag；加速度时间调节因子的具体计算方法如下：

20、

21、1)升负荷下，当主蒸汽压力偏差大于0mpa，且偏差的动态变化持续变大时，通过修正系数修正前馈量，加强前馈作用；

22、

23、

24、2)降负荷下，当主蒸汽压力偏差小于0mpa，且偏差的动态变化持续变大时，通过修正系数修正前馈量，加强前馈作用。

25、 压力偏差(x)/mpa 0 -0.3 -0.6 -0.9 -1.2 -1.5 -1.8 修正系数b 0.9 1.3 1.75 1.95 2.4 2.76 3.1

26、本发明的有益效果是：本发明提出的速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，该方法能够实现：

27、1)在机组响应agc升负荷整个过程中，预测升负荷后期的过剩能量，跨时间尺度提前预加至升负荷初的能量缺口期，防止升负荷初期压力欠压和升负荷末期压力超压，影响机组升负荷响应速率；

28、2)在机组响应agc降负荷整个过程中，预测降负荷后期的缺口能量，跨时间尺度提前预减至降负荷初的能量缺口期，防止降负荷初期压力超压和降负荷末期压力欠压，影响机组降负荷响应速率；

29、从动态角度分析：该方法在变负荷初期给予前馈一个同向前馈，提高变负荷速率，在变负荷末期给予前馈一个反向前馈，防止系统过调。从稳态角度分析：该方法将可能导致变负荷末期过调的能量以反方向能量的形式提前作用在变负荷初期，实现了时间能量互补使整个变负荷过程中能量的动态平衡。

技术特征：

1.速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，其特征在于，以燃煤机组控制系统为对象，采集自动发电控制agc指令、主蒸汽压力设定值、主蒸汽压力测量值，根据主蒸汽压力设定值和测量值计算主蒸汽压力偏差；通过限速率功能块对agc指令进行升/降限速限制，得到k时刻限速率后的agc指令；然后计算k时刻速度增量式、加速度增量式；根据主蒸汽压力偏差修正速度增量式系数、加速度增量式的系数，将修正后加速度增量式输出加入到锅炉主控前馈中，预调节燃料量，在变负荷过程中对锅炉主控进行调节。

2.根据权利要求1所述的速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，其特征在于，所述限速率功能块是dcs系统中一个集成功能块lim，agc指令呈现阶跃式上升或者下降，限速率功能块对其上升或者下降速率进行限制，从而将阶跃变化量转换为斜波变换量。

3.根据权利要求1所述的速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，其特征在于，自动发电控制k时刻的agc指令记作agc(k)；通过限速率功能块对agc指令进行升/将限速限制，得到k时刻限速率后的agc指令，记作agclim(k)。

4.根据权利要求3所述的速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，其特征在于，设速度增量k时刻输出为avo(k)，s域内的更新算法公式为：

5.根据权利要求4所述的速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，其特征在于，加速度增量k时刻输出为aao(k)，s域内的更新算法公式为：

6.根据权利要求5所述的速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了速度与加速度式锅炉主控前馈优化方法，以燃煤机组控制系统为对象，采集自动发电控制AGC指令、主蒸汽压力设定值、主蒸汽压力测量值，根据主蒸汽压力设定值和测量值计算主蒸汽压力偏差；通过限速率功能块对AGC指令进行升/降限速限制，得到k时刻限速率后的AGC指令；然后计算k时刻速度增量式、加速度增量式；根据主蒸汽压力偏差修正速度增量式系数、加速度增量式的系数，将修正后加速度增量式输出加入到锅炉主控前馈中，预调节燃料量，在变负荷过程中对锅炉主控进行调节。本发明在变负荷初期给予前馈一个同向前馈，提高变负荷速率，在变负荷末期给予前馈一个反向前馈，防止系统过调。技术研发人员：刘永红,李珂受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司西北电力试验研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/15