响应电网调频的机炉协调自主切换控制方法技术

本发明专利技术涉及火电机组锅炉汽机协调控制技术领域，是一种响应电网调频的机炉协调自主切换控制方法，其包括以下步骤：优化各方式下协调控制策略，新增CCS

【技术实现步骤摘要】
响应电网调频的机炉协调自主切换控制方法


[0001]本专利技术涉及火电机组锅炉汽机协调控制
，利用机炉状态自动改变锅炉汽机协调控制方式，应用于火电机组响应一次、二次调频条件下的燃烧稳定控制，是一种响应电网调频的机炉协调自主切换控制方法。

技术介绍

[0002]目前，我国火力发电机组作为稳定的电源单元输出，为了全力消纳低碳环保的新能源电力，承担着调节电网频率的重要任务。在新能源高占比地区，火电机组调峰调频压力较大，在新能源波动时，电网调控中心通过自动发电控制(AGC)频繁调度作为主力电源出力，这对于火电机组控制各方面性能提出了越来越高的要求，频繁调峰机组设备加速疲劳导致机组非停频次不断攀升。
[0003]为了快速响应电网一次调频和二次调频(AGC)控制，机组需要及时调节发电有功功率大小。对于火力发电，锅炉燃烧与汽机进汽的两者控制对象特性差异较大，需要及时完成对锅炉侧的燃料、风量、给水流量和汽机侧的高压调节门等参数的协调控制。火电作为稳定和支撑能力最强的电源类型，受最大化消纳的新能源电力波动影响，需要不断响应电网调频功率变化，频繁的波动与锅炉控制对象的迟滞需要一套完善可靠的机炉协调控制策略。
[0004]机组协调控制策略按控制对象分配方式不同分为以基于锅炉跟随的协调控制(CCS
‑
BF)和汽机跟随基于汽机跟随的协调控制(CCS
‑
TF)两种。前者汽机高压进汽调节门控制机组有功功率，锅炉调节燃烧以稳定主汽压力，该方式控制特点是可以响应机组功率快速变化，但锅炉主汽压力、燃料量、风量、给水流量等波动较大，牺牲锅炉寿命响应电网调频，能力参与调峰调频的电厂均以这种控制方式运行；后者锅炉响应机组有功功率，汽机稳定进汽门前的主汽压力，该方式控制特点是锅炉参数波动较小，但无法及时响应电网调频性能要求，所以只有少数未参与电网调频的自备火电厂采用该方式。
[0005]当前协调控制策略选定上述两种方式之一为基础拓展控制框架，一般选择CCS
‑
BF方式，而CCS
‑
TF方式的控制策略可能未设计或者被删除，少数电厂具备这两种调节方式并可以在两者之间手动切换，为了适应自身在电网调频中的角色，目前还不存在互补两者控制方式优缺点的自主切换控制策略。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种响应电网调频的机炉协调自主切换控制方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决当前调频压力下的火电机组机炉协调控制存在的技术缺陷，在原火电机组分散控制系统(DCS)中增加自动切换协调控制逻辑，无需新增设备投入，运用基于锅炉汽机运行情况自动切换协调跟随方式的技术，针对不同运行工况下自动选择更合理的运行方式。
技术实现思路
互补两者控制方式优缺点，两种运行方式适时的自主切换既可保证火电机组一次调频和二次调频(AGC)性能满足GB/T 30370《火力发电机组一次调频试验及
性能验收导则》、DL/T 1210《火力发电厂自动发电控制性能测试验收规程》要求，同时又减少燃料量波动导致的锅炉非停，保持锅炉出力最小波动，减少燃料波动、设备磨损，充分释放锅炉水冷壁、过再热器等设备的热应力，延长锅炉健康运行周期。
[0007]本专利技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种响应电网调频的机炉协调自主切换控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，新增基于汽机跟随TF方式的协调控制系统，重点检查原协调控制系统是否设计锅炉燃料量控制机组功率的闭环控制器，其为CCS
‑
TF方式使用到的控制器，若无该控制器则需要新增，使其满足汽机跟随方式下的协调控制系统运行要求；通过相互手动跟踪实现CCS
‑
BF与CCS
‑
TF方式之间自动无扰切换控制；优化各方式下协调控制策略，直至两种方式控制指标满足规程要求的指标要求；
[0009]步骤2，新增CCS
‑
TF方式下机前压力控制器的压力设定应加入一次调频压力折算函数，弥补该方式下一次调频功率响应差的缺陷；
[0010]步骤3，新增CCS
‑
TF与CCS
‑
BF两种方式之间自动切换条件，包括CCS
‑
BF方式主汽压力调节失稳、CCS
‑
BF方式长时间没有变功率、CCS
‑
TF方式机组功率控制长期偏差、CCS
‑
TF方式机组功率指令变化频繁且功率调节失稳判断；
[0011]步骤4，根据机组机炉特性与调频控制要求设置自动切换的判定边界，该方法调试流程结束。
[0012]上述步骤2，重新启用响应电网调频能力弱的汽机跟随方式的协调控制(CCS
‑
TF)，并将转速偏差转化为可修正的主汽压力控制指令作用于汽机控制主汽压力PID的设定值，使CCS
‑
TF下一次调频控制性能满足电网需求。
[0013]上述步骤3，在基于锅炉跟随方式的协调控制(CCS
‑
TF)与汽机跟随方式的协调控制(CCS
‑
BF)之间引入利用SR触发器实现自主切换的控制逻辑，提出考虑电网调频的两种方式切换条件，当条件冲突时为确保电网调频响应优先执行由TF切换至BF方式的A与B所述条件。
[0014]上述步骤3，提出自主切换条件A：计算实际功率指令与实际功率偏差，除以额定功率超出定值可由TF切换至BF，即无法响应电网调频的指令调节功率。
[0015]上述步骤3，提出自主切换条件B：机组在执行电网调峰调频时实际功率速率无法更好地跟踪，这时可由TF切换至BF方式牺牲锅炉稳定性快速调节功率。
[0016]上述步骤3，提出自主切换条件C：长时间没有变功率需要则切为可由BF切换至更稳定的TF方式运行，从而减少燃料波动、设备磨损。
[0017]上述步骤3，提出自主切换条件D：出现不稳定波动情况时将控制策略可由BF切换至TF方式稳定主汽压力等锅炉主参数。
[0018]本专利技术所述方法通过在原火电机组DCS中新增控制逻辑，无需新增设备投入，可根据机组调峰调频需求灵活改变协调控制系统运行方式，互补两者控制方式优缺点，满足一次、二次调频的同时减少锅炉燃料量波动；火电机组利用本专利技术所述方法升级改造后，不仅保证火电机组一次调频和二次调频(AGC)性能满足规程要求，而且减少燃料量波动导致的锅炉非停，延长锅炉健康运行周期。
附图说明
[0019]附图1是本专利技术所述方法的总原理图。
[0020]附图2是本专利技术方法实施调试流程图。
[0021]附图3是本专利技术实施实例的协调控制逻辑图。
[0022]附图4是本专利技术实施实例步骤3的原理图。
[0023]附图5是本专利技术实施实例步骤3的逻辑图。
具体实施方式
[0024]本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0025]火电机组协调控制系统需要响应电网调频要求，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种响应电网调频的机炉协调自主切换控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，新增基于汽机跟随TF方式的协调控制系统，重点检查原协调控制系统是否设计锅炉燃料量控制机组功率的闭环控制器，其为CCS
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TF方式使用到的控制器，若无该控制器则需要新增，使其满足汽机跟随方式下的协调控制系统运行要求；通过相互手动跟踪实现CCS
‑
BF与CCS
‑
TF方式之间自动无扰切换控制；优化各方式下协调控制策略，直至两种方式控制指标满足规程要求的指标要求；步骤2，新增CCS
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TF方式下机前压力控制器的压力设定应加入一次调频压力折算函数，弥补该方式下一次调频功率响应差的缺陷；步骤3，新增CCS
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TF与CCS
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BF两种方式之间自动切换条件，包括CCS
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BF方式主汽压力调节失稳、CCS
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BF方式长时间没有变功率、CCS
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TF方式机组功率控制长期偏差、CCS
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TF方式机组功率指令变化频繁且功率调节失稳判断；步骤4，根据机组机炉特性与调频控制要求设置自动切换的判定边界，该方法调试流程结束。2.根据权利要求1所述的响应电网调频的机炉协调自主切换控制方法，其特征在于步骤2，重新启用响应电网调频能力弱的汽机跟随方式的协调控制(CCS
‑
TF)，并将转...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德安，蒋甲丁，王玮，王晓宇，李伟，康永昊，刘伟，韩宏志，李永基，郑鑫，梁家豪，
申请(专利权)人：国家电网有限公司华北电力大学，
类型：发明
国别省市：