一种火电机组灵活性提升控制方法技术

本发明专利技术是一种火电机组灵活性提升控制方法，其特点是，包括：设置火电机组汽轮机抽汽的节流装置、采集汽轮机抽汽流量信号和提升火电机组控制的灵活性步骤，依据小波分解和汽轮机蓄热深度利用的相关技术手段，提出了一套完善的火电机组灵活性控制技术，考虑汽轮机负荷变化能力，主蒸汽压力动态特性以及机组整体安全性，提高了火电机组快速变负荷能力，对于可再生能源发电的大规模并网提供了技术支撑，具有广阔的商业化前景。

【技术实现步骤摘要】
一种火电机组灵活性提升控制方法
本专利技术涉及火电机组负荷协调控制，一种火电机组灵活性提升控制方法。
技术介绍
火电机组灵活性是指在电网负荷指令频繁、大范围变化时，火电机组能够安全、稳定、快速地实现负荷的变化。非可再生能源枯竭、污染环境等问题日益突出，各国努力寻求稳定充足的能源供应，近年来，风能、太阳能等可再生能源发电技术快速发展，相关技术也得到了大幅提高，大规模可再生能源发电负荷又亟待并网，可再生能源自身具有不稳定性、波动性以及不确定性，这些特性使得电网稳定性变差，火电机组负荷变化能力要有效地适应可再生能源，也就是说火电机组灵活性需要快速提升。目前，利用锅炉和汽轮机蓄热特性提高火电机组灵活控制技术中，大部分负荷变化幅度较小，在电网负荷指令大幅度变化时，难以满足要求。火电机组负荷协调控制中，先进的优化控制算法虽然在理论上能够有效提高机组负荷跟踪能力，但是算法结构相对复杂，现场实际过程难以实现。针对火电机组灵活性提升控制技术，还没有一套完整、有效、通用的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，结合多学科知识，依据小波分解和汽轮机蓄热深度利用的相关技术手段，考虑汽轮机负荷变化能力，主蒸汽压力动态特性以及机组整体安全性，提出了一套完善的火电机组灵活性控制技术。提高了火电机组快速变负荷能力，对于可再生能源发电的大规模并网提供了技术支撑。为实现本专利技术目的采用的技术方案是：一种火电机组灵活性提升控制方法，其特征是，1)设置火电机组汽轮机抽汽的节流装置：在汽轮机第一段抽汽点连接的一号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；在汽轮机第二段抽汽点连接的二号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；在汽轮机第三段抽汽点连接的三号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；2)采集汽轮机抽汽流量信号：在汽轮机第一段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计；在汽轮机第二段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计；在汽轮机第三段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计，通过信号采集卡采集蒸汽流量的电信号，将电信号传至机组集散控制系统(DCS)中；3)负荷指令信号的多尺度小波分解：在主蒸汽压力定压控制条件下，对负荷指令进行不同频率的分解，负荷指令的小波分解是将负荷指令N(t)与小波函数的内积，式中，为基小波，a为尺度因子参数、b为位移因子参数，ψa,b(t)通过尺度函数ψ(t)通过伸缩和平移过程实现，负荷指令信号被分解为N＝H1+H2+H3+L1(2)其中，N为负荷指令，H1为高频信号1，H2为高频信号2，H3为高频信号3，L1为低频信号1；4)汽轮机抽汽调节阀门开度控制：汽轮机抽汽调节阀门开度的控制主要考虑主蒸汽压力目标跟踪误差和汽轮机负荷目标跟踪误差。将主蒸汽压力实际运行数据e与设定目标值c之间的差值作为比例积分控制器a3的输入，将高频信号H1作为比例控制器b3的输入，两个控制器输出的乘积作为汽轮机第一段抽汽管道调节阀门开度指令l；将主蒸汽压力实际运行数据e与设定目标值c之间的差值作为比例积分控制器a4的输入，将高频信号H2作为比例控制器b4的输入，两个控制器输出的乘积作为汽轮机第二段抽汽管道调节阀门开度指令m；将主蒸汽压力实际运行数据e与设定目标值c之间的差值作为比例积分控制器a5的输入，将高频信号H3作为比例控制器b5的输入，两个控制器输出的乘积作为汽轮机第三段抽汽管道调节阀门开度指令n；5)提升火电机组控制的灵活性：①主蒸汽压力目标值c与实际值e的差值经过比例积分控制器a1后得到信号A1，低频信号p经过比例控制器b1后得到信号A2，A1和A2相加后，经过速率限制环节h1和阈值限制环节i1后，作为燃料量指令信号j；②主蒸汽压力目标值c与实际值e的差值经过比例控制器b2后得到信号B1，低频信号p和汽轮机负荷实际值f之差经过比例积分控制器a2得到信号B2，B1和B2相加后得到的信号经过速率限制环节h2和阈值限制环节i2后，作为主蒸汽调节阀门开度指令信号k；③主蒸汽压力目标值c与实际值e的差值经过比例积分控制器a3后得到信号C1，高频信号H1经过比例控制器b3后得到信号C2，C1和C2的乘积经过速率限制环节h3和阈值限制环节i3后，作为汽轮机第一段抽汽调节阀门开度指令信号l；④主蒸汽压力目标值c与实际值e的差值经过比例积分控制器a4后得到信号D1，高频信号H2经过比例控制器b4后得到信号D2，D1和D2的乘积经过速率限制环节h4和阈值限制环节i4后，作为汽轮机第二段抽汽调节阀门开度指令信号m；⑤主蒸汽压力目标值c与实际值e的差值经过比例积分控制器a5后得到信号E1，高频信号H3经过比例控制器b5后得到信号E2，E1和E2的乘积经过速率限制环节h5和阈值限制环节i5后，作为汽轮机第三段抽汽调节阀门开度指令信号n；6)火电机组灵活性提升控制系统参数优化：本专利技术控制系统中的共计10个控制器，共计15个控制器参数，为了完成机组的精准控制，利用粒子群优化算法对控制器参数进行优化，结合现场试验数据进行参数的优化，采集主蒸汽压力设定值c、主蒸汽压力实际运行值e，汽轮机功率设定值，汽轮机功率实际运行值；①优化算法初始化，设定粒子群算法的每个参数，其中主要包括搜索空间的阈值，学习因子c1和c1，最大迭代次数T，算法中粒子速度阈值；随机初始化15个粒子的位置和速度；②计算15个粒子每个粒子的适应度，适应度函数为：③比较每个粒子的适应度值与个体最优值，择优替代；④比较每个粒子的适应度值与种群最优值，择优替代；⑤更新粒子位置和速度，粒子位置更新规则：粒子速度更新规则：其中，pi,j为每个粒子所经过的最佳的位置，pg,j为种群的最佳位置，i表示第i个粒子，j表示维度为j空间；⑥若适应度达到要求或达到迭代次数后退出优化过程，否则重新进行速度和位置的更新，保证主蒸汽压力实际值e波动较小，汽轮机负荷实际值f平稳。本专利技术一种火电机组灵活性提升控制方法的有益效果体现在：1.依据小波分解和汽轮机蓄热深度利用的相关技术手段，提出了一套完善的火电机组灵活性提升控制方法，考虑了汽轮机负荷变化能力，主蒸汽压力动态特性以及机组整体安全性，提高了火电机组快速变负荷能力，对于可再生能源发电的大规模并网提供了技术支撑，使火电机组负荷变化能力有效地适应可再生能源，解决了大规模可再生能源发电负荷并网问题，同时生态环境将得到有效保护。2.由于一种火电机组灵活性提升控制方法的产生，突破了现存可再生能源发电并网的技术瓶颈，该方法科学合理、控制方便、准确、安全性能好，是有实际应用价值的火电机组灵活性提升控制方法，随着可再生能源发电技术快速发展，其具有广阔的商业化前景。附图说明图1为一种火电机组灵活性提升控制方法汽轮机抽汽调节阀门安装图；图2为一种火电机组灵活性提升控制方法火电机组负荷指令不同尺度分解图；图3为一种火电机组灵活性提升控制方法火电机组集散控制系统协调控制部分输入-输出信号图；图4为一种火电机组灵活性提升控制方法火电机组灵活性提升控制系统结构图；图5为粒子群优化算法流程图；图6负荷指令正弦波动扰动下汽轮机负荷响应特性图；图7负荷指令正弦波动扰动下主蒸汽压力响应特性图。图中：1锅炉，2主蒸汽调节阀门，3汽轮机高压缸，4汽轮机中压缸，5a汽轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火电机组灵活性提升控制方法，其特征是，1)设置火电机组汽轮机抽汽的节流装置：在汽轮机第一段抽汽点连接的一号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；在汽轮机第二段抽汽点连接的二号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；在汽轮机第三段抽汽点连接的三号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；2)采集汽轮机抽汽流量信号：在汽轮机第一段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计；在汽轮机第二段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计；在汽轮机第三段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计，通过信号采集卡采集蒸汽流量的电信号，将电信号传至机组集散控制系统(DCS)中；3)负荷指令信号的多尺度小波分解：在主蒸汽压力定压控制条件下，对负荷指令进行不同频率的分解，负荷指令的小波分解是将负荷指令N(t)与小波函数的内积，

【技术特征摘要】
1.一种火电机组灵活性提升控制方法，其特征是，1)设置火电机组汽轮机抽汽的节流装置：在汽轮机第一段抽汽点连接的一号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；在汽轮机第二段抽汽点连接的二号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；在汽轮机第三段抽汽点连接的三号高压给水加热器的管道上，安装1台电动调节阀门；2)采集汽轮机抽汽流量信号：在汽轮机第一段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计；在汽轮机第二段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计；在汽轮机第三段抽汽管道的电动调节阀后安装1台差压式流量计，通过信号采集卡采集蒸汽流量的电信号，将电信号传至机组集散控制系统(DCS)中；3)负荷指令信号的多尺度小波分解：在主蒸汽压力定压控制条件下，对负荷指令进行不同频率的分解，负荷指令的小波分解是将负荷指令N(t)与小波函数的内积，式中，为基小波，a为尺度因子参数、b为位移因子参数，ψa,b(t)通过尺度函数ψ(t)通过伸缩和平移过程实现，负荷指令信号被分解为N＝H1+H2+H3+L1(2)其中，N为负荷指令，H1为高频信号1，H2为高频信号2，H3为高频信号3，L1为低频信号1；4)汽轮机抽汽调节阀门开度控制：汽轮机抽汽调节阀门开度的控制主要考虑主蒸汽压力目标跟踪误差和汽轮机负荷目标跟踪误差，将主蒸汽压力实际运行数据e与设定目标值c之间的差值作为比例积分控制器a3的输入，将高频信号H1作为比例控制器b3的输入，两个控制器输出的乘积作为汽轮机第一段抽汽管道调节阀门开度指令l；将主蒸汽压力实际运行数据e与设定目标值c之间的差值作为比例积分控制器a4的输入，将高频信号H2作为比例控制器b4的输入，两个控制器输出的乘积作为汽轮机第二段抽汽管道调节阀门开度指令m；将主蒸汽压力实际运行数据e与设定目标值c之间的差值作为比例积分控制器a5的输入，将高频信号H3作为比例控制器b5的输入，两个控制器输出的乘积作为汽轮机第三段抽汽管道调节阀门开度指令n；5)提升火电机组控制的灵活性：①主蒸汽压力目标值c与实际值e的差值经过比例积分控制器a1后得到信号A1，低频信号p经过比例控制器b1后得到信号A2，A1和A2相加后，经过速率限制环节h1和阈值限制环节i...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云龙，王迪，杨美，孙博，刘起超，杨宁，黄娜，常赫，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22