一种供热机组的多能源分配和调度系统技术方案

本发明专利技术属于火电机组热工控制领域，提供了一种供热机组的多能源分配和调度系统，包括：负荷指令优化和分配模块，用于对机组负荷指令进行分解和重构处理以生成锅炉蓄能协同控制指令和热网蓄能协同控制指令；分布式能源协同控制模块，用于进行锅炉蓄能协同控制、热网蓄能协同控制和储热罐蓄能协同控制；以及多能源在线评估模块，用于根据供热抽汽正向和反向节流可利用负荷增量进行热网热负荷评估、根据储热罐运行参数对储热罐的虚拟热负荷进行评估。通过将供热机组视为一个集锅炉蓄能、热网蓄能和储热罐蓄能于一体的能源转换系统，深入挖掘和利用热网蓄能，在保证热网供热品质的同时，进一步提升供热机组的灵活运行能力。

【技术实现步骤摘要】
一种供热机组的多能源分配和调度系统
本专利技术涉及火电机组热工控制领域，具体地涉及一种供热机组的多能源分配和调度系统。
技术介绍
新能源电力的规模化消纳已成为电力系统面临的主要问题。传统意义上，火电机组本身具有一定的灵活运行能力，但在新能源电力系统的大环境下，面对现行电网的调度方式，其灵活运行能力还远未达到实际需求。对于供热机组而言，其本身是一个集多种能源形式于一体的多能源转换系统，虽然从静态角度来看，其输入端为燃料量、给水流量和送风量，输出端为电负荷和热负荷；但是从动态角度来看，供热机组的锅炉系统、回热系统、热网系统、储热罐系统等还储有不同程度和品位的蓄能。在主蒸汽压力等指标考核不严格的情况下，通过主汽门快速动作的锅炉蓄能协同控制方式是现阶段电厂提升机组灵活运行能力的主要手段，但这种蓄能利用方式需要配合适当的锅炉过燃调节，并且要以牺牲主蒸汽压力等中间参数的控制品质为前提，这使得机组煤耗居高不下，同时机组长期偏离额定工况运行，也会对机组设备的使用寿命产生影响；另一方面，在供热公司考核不严格的情况下，热网蓄能协同控制也不失为一种有效的机组快速变负荷手段，但在能源观念受到重视的今天，单纯的通过热网蓄能协同控制来提升供热机组的快速变负荷能力也不是长久之计。但是，如何进一步提升供热机组的灵活运行能力是本领域技术人员追求的目标。
技术实现思路
本专利技术提供了一种供热机组的多能源分配和调度系统，旨在提升供热机组的灵活运行能力。为了实现上述目的，本专利技术方案如下：一种供热机组的多能源分配和调度系统，包括：负荷指令优化和分配模块，用于对机组负荷指令进行分解和重构处理，并生成包括慢负荷指令信号的锅炉蓄能协同控制指令和包括快负荷指令信号的热网蓄能协同控制指令；分布式能源协同控制模块，包括锅炉蓄能协同控制模块、热网蓄能协同控制模块和储热罐蓄能协同控制模块；其中，所述锅炉蓄能协同控制模块用于根据接收到的所述锅炉蓄能协同控制指令利用和补充锅炉蓄能，并控制机组的变负荷速率；所述热网蓄能协同控制模块用于根据所述热网蓄能协同控制指令在供热抽汽节流负荷调节回路和热网供水温度调节回路之间进行切换，以用于实现供热抽汽节流负荷和热网供水温度的跟踪和控制；所述储热罐蓄能协同控制模块用于根据所述热网蓄能协同控制指令在储放热功率调节回路和热网供水温度调节回路之间进行切换，以用于实现储热罐的储放热功率和热网供水温度的跟踪和控制；以及，多能源在线评估模块，包括储热罐蓄能评估模块和热网蓄能评估模块；其中，所述热网蓄能评估模块用于根据机组运行参数计算供热抽汽正向和反向节流可利用负荷增量，并根据其进行热网热负荷评估；所述储热罐蓄能评估模块用于根据储热罐运行参数对储热罐的虚拟热负荷进行评估。优选地，所述机组负荷指令包括电网AGC指令和一次调频指令；所述负荷指令优化和分配模块包括信号处理单元，所述信号处理单元用于对机组负荷指令进行多层分解处理，包括：利用信号处理环节N(x)对机组负荷指令中的信号x0(s)进行n次分解，分解结果为公式(1)；其中，xi(s)＝[1-Ni(x)]xi-1(s)，xci(s)＝Ni(x)xi-1(s)。所述信号处理单元还用于对分解后的信号进行限速处理，包括：构造速率限制值序列{R1,R2,......Rn}，且第一阶限速值R1到第n阶限速值Rn逐渐增大，机组负荷指令经过第一阶限速值R1处理后得到的信号xc1(s)为慢负荷指令信号，所述机组负荷指令中除去该信号xc1(s)的部分经过第二阶限速值R2处理后得到的信号xc2(s)为快负荷指令信号；优选地，所述所述负荷指令优化和分配模块还包括指令重构单元，用于将所述慢负荷指令信号和利用所述慢负荷指令信号构造的负荷预调节指令处理成锅炉蓄能协同控制指令，其中，所述负荷预调节指令用于在变负荷起始阶段使机组快速跨出负荷调节死区；所述指令重构单元还用于根据限幅值K对所述快负荷指令信号进行限幅处理，以获取热网蓄能协同控制指令。优选地，所述负荷指令优化和分配模块还包括参数寻优模块，用于对第一阶限速值R1、第二阶限速值R2和限幅值K寻优，包括：以机组AGC变负荷调节的综合性能指标Kp、主蒸汽压力平均IAE指标、热网供水温度平均IAE指标和给煤量超调量指标的加权和为适应度函数，根据遗传算法进行迭代交叉运算和变异运算，直到适应度达到预期值或迭代次数达到最大值时输出第一阶限速值R1、第二阶限速值R2和限幅值K的最优值。优选地，所述锅炉蓄能协同控制模块包括静态前馈模块、动态前馈模块和预测控制器；所述静态前馈模块用于根据实际负荷指令对锅炉给煤量进行基准定位，形成给煤量静态前馈；所述动态前馈模块用于根据输入的AGC指令、实际负荷指令、供热抽汽节流负荷指令计算预给煤量，并与所述给煤量静态前馈叠加后形成给煤量总前馈；所述预测控制器包括模型预测模块、设定值柔化模块和滚动优化模块；所述模型预测模块用于在主蒸汽压力反馈校正的基础上，结合给煤量静态前馈、主汽门开度、高旁阀开度实时预测并输出主蒸汽压力变化量；所述设定值柔化模块用于根据柔化因子和主蒸汽压力反馈值对自然滑压设定值进行柔化，并输出主蒸汽压力设定值；所述滚动优化模块用于对所述主蒸汽压力变化量与所述主蒸汽压力设定值的差向量进行滚动优化，并输出预测给煤量；所述给煤量总前馈与所述预测给煤量叠加，获取最终给煤量信号。优选地，所述热网蓄能协同控制模块用于接收热网蓄能协同控制投入信号、热网供水温度设定指令和热网蓄能协同控制指令；当机组处于变负荷过程时，所述热网蓄能协同控制模块切至供热抽汽节流负荷调节回路，此时热网供水温度调节回路处于跟踪状态；当机组进入稳态时，所述热网蓄能协同控制模块切至热网供水温度调节回路，此时供热抽汽节流负荷调节回路处于跟踪状态。优选地，所述储热罐蓄能协同控制模块用于接收热网蓄能协同控制投入信号和热网供水温度设定指令；当机组处于变负荷过程时，所述储热罐蓄能协同控制模块切至热网供水温度调节回路，此时储放热功率调节回路处于跟踪状态；当机组进入稳态时，所述储热罐蓄能协同控制模块切至储放热功率调节回路，此时热网供水温度调节回路处于跟踪状态。优选地，所述根据机组运行参数计算供热抽汽正向和反向节流可利用负荷增量，包括：根据公式(2)计算供热抽汽正向节流可利用负荷增量其中，Dh为热网加热器实际进汽流量，单位为t/h；为热网加热器最小进汽流量，单位为MW；根据公式(3)计算供热抽汽反向节流可利用负荷增量其中，为低压缸实际进汽流量，单位为t/h；为低压缸最小冷却流量，单位为MW。优选地，所述根据储热罐运行参数对储热罐的虚拟热负荷进行评估，包括：根据公式(4)计算储热罐蓄能的正向可利用负荷增量根据公式(5)计算储热罐蓄能的反向可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供热机组的多能源分配和调度系统，其特征在于，所述系统包括：/n负荷指令优化和分配模块，用于对机组负荷指令进行分解和重构处理，并生成包括慢负荷指令信号的锅炉蓄能协同控制指令和包括快负荷指令信号的热网蓄能协同控制指令；/n分布式能源协同控制模块，包括锅炉蓄能协同控制模块、热网蓄能协同控制模块和储热罐蓄能协同控制模块；/n其中，所述锅炉蓄能协同控制模块用于根据接收到的所述锅炉蓄能协同控制指令利用和补充锅炉蓄能，并控制机组的变负荷速率；/n所述热网蓄能协同控制模块用于根据所述热网蓄能协同控制指令在供热抽汽节流负荷调节回路和热网供水温度调节回路之间进行切换，以用于实现供热抽汽节流负荷和热网供水温度的跟踪和控制；/n所述储热罐蓄能协同控制模块用于根据热网蓄能协同投入信号在储放热功率调节回路和热网供水温度调节回路之间进行切换，以用于实现储热罐的储放热功率和热网供水温度的跟踪和控制；/n以及，多能源在线评估模块，包括储热罐蓄能评估模块和热网蓄能评估模块；/n其中，所述热网蓄能评估模块用于根据机组运行参数计算供热抽汽正向和反向节流可利用负荷增量，并对热网热负荷进行评估；/n所述储热罐蓄能评估模块用于根据储热罐运行参数对储热罐的虚拟热负荷进行评估。/n...

【技术特征摘要】
1.一种供热机组的多能源分配和调度系统，其特征在于，所述系统包括：
负荷指令优化和分配模块，用于对机组负荷指令进行分解和重构处理，并生成包括慢负荷指令信号的锅炉蓄能协同控制指令和包括快负荷指令信号的热网蓄能协同控制指令；
分布式能源协同控制模块，包括锅炉蓄能协同控制模块、热网蓄能协同控制模块和储热罐蓄能协同控制模块；
其中，所述锅炉蓄能协同控制模块用于根据接收到的所述锅炉蓄能协同控制指令利用和补充锅炉蓄能，并控制机组的变负荷速率；
所述热网蓄能协同控制模块用于根据所述热网蓄能协同控制指令在供热抽汽节流负荷调节回路和热网供水温度调节回路之间进行切换，以用于实现供热抽汽节流负荷和热网供水温度的跟踪和控制；
所述储热罐蓄能协同控制模块用于根据热网蓄能协同投入信号在储放热功率调节回路和热网供水温度调节回路之间进行切换，以用于实现储热罐的储放热功率和热网供水温度的跟踪和控制；
以及，多能源在线评估模块，包括储热罐蓄能评估模块和热网蓄能评估模块；
其中，所述热网蓄能评估模块用于根据机组运行参数计算供热抽汽正向和反向节流可利用负荷增量，并对热网热负荷进行评估；
所述储热罐蓄能评估模块用于根据储热罐运行参数对储热罐的虚拟热负荷进行评估。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机组负荷指令包括电网AGC指令和一次调频指令；
所述负荷指令优化和分配模块包括信号处理单元，所述信号处理单元用于对机组负荷指令进行多层分解处理，包括：
利用信号处理环节N(x)对机组负荷指令信号x0(s)进行n次分解，分解结果为公式(1)；



其中，xi(s)＝[1-Ni(x)]xi-1(s)，xci(s)＝Ni(x)xi-1(s)。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号处理单元还用于对分解后的信号进行限速处理，包括：
构造速率限制值序列{R1,R2,......Rn}，其中，第一阶限速值R1到第n阶限速值Rn逐渐增大，机组负荷指令经过第一阶限速值R1处理后得到的信号xc1(s)为慢负荷指令信号，所述机组负荷指令中除去该信号xc1(s)的部分经过第二阶限速值R2处理后得到的信号xc2(s)为快负荷指令信号。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述负荷指令优化和分配模块还包括指令重构单元；
指令重构单元用于将所述慢负荷指令信号和利用所述慢负荷指令信号构造的负荷预调节指令处理成锅炉蓄能协同控制指令，其中，所述负荷预调节指令用于在变负荷起始阶段使机组快速跨出负荷调节死区；
所述指令重构单元还用于根据限幅值K对所述快负荷指令信号进行限幅处理，以获取热网蓄能协同控制指令。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述负荷指令优化和分配模块还包括参数寻优模块，用于对第一阶限速值R1、第二阶限速值R2和限幅值K寻优，包括：
以机组AGC变负荷调节的综合性能指标Kp、主蒸汽压力平均IAE指标、供水温度平均IAE指标和给煤量超调量指标的加权和为适应度函数，根据遗传算法进行迭代交叉运算和变异运算，直到适应度达到预期值或迭代次数达到最大值时输出第一阶限速值R...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庚达，曾德良，刘淼，陈保卫，崔青汝，冯树臣，陶志刚，王昕，高满达，张婷，胡勇，
申请(专利权)人：国电新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11