本发明专利技术提供了一种火电机组深度调峰控制方法及系统，涉及电厂热能动力工程领域。调峰控制方法包括获取火电机组协调系统N个负荷点上的动态特性模型；基于动态特性模型以及变结构目标函数对应生成N个多变量预测控制器；以当前实际负荷作为切换条件，选择距离当前负荷最近负荷点的多变量预测控制器作为当前实际执行的控制器进行控制作用输出。该控制方法可以实现机组协调控制系统的全负荷范围的自动投入，提高机组深度调峰状态下的自动化水平，增强机组在大范围新能源接入条件下的灵活性调峰能力，解决了传统火电机组协调系统适用范围窄、稳定性与控制精度差的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电厂热能动力工程领域，尤其涉及一种火电机组深度调峰控制方法及系统。
技术介绍
1、传统超临界火电机组协调控制系统仅适用于50％额定负荷以上范围，在更低的负荷区间协调控制系统无法有效投入，原因是两个方面：一是协调控制系统参数不能拓展到低负荷；二是在30％额定负荷以下汽水分离器会发生干湿态转换，导致协调控制系统的控制结构发生变化，由干态运行条件下的中间点温度控制变为分离器液位控制。
2、由于新能源发电的占比持续增大，火电机组深度调峰成为常态，开展火电机组超低负荷控制系统的开发与设计成为当前的热点问题。
3、目前的深度调峰控制策略均是基于传统协调控制系统的低负荷拓展并结合顺序控制实现的，传统的超临界火电机组协调控制无法实现深度调峰低负荷自动控制以及干湿态自动转换控制，被控对象本身存在大惯性、大滞后、非线性等造成协调系统负荷跟踪速率低的问题。
4、行业内暂未提出采用上述先进控制策略提出改进措施。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对传统的超临界火电机组协调控制无法实现深度调峰低负荷自动控制以及干湿态自动转换控制，被控对象本身大惯性、大滞后、非线性、等造成协调系统负荷跟踪速率低的问题，提出一种火电机组深度调峰控制方法，并进一步提出一种用于实现上述方法的系统，从而有效解决了现有技术存在的上述问题。
2、第一方面，提出一种火电机组深度调峰控制方法，包括如下步骤：
3、s1、获取火电机组协调系统n个负荷点上的动态特性模型；</p>4、s2、基于n个所述动态特性模型以及变结构目标函数，对应生成n个多变量预测控制器；
5、s3、以当前实际负荷作为切换条件，选择距离当前负荷最近负荷点的多变量预测控制器作为当前实际执行的控制器进行控制作用输出。
6、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1进一步包括：
7、获取火电机组协调系统在额定负荷的20％、30％、50％、70％、90％条件下的动态特性模型，分别命名为模型1、模型2、模型3、模型4、模型5。
8、在第一方面进一步的实施例中，所述动态特性模型的表达式如下：
9、
10、式中，x(k+1)为k+1时刻的状态变量；x(k)为k时刻的状态变量；u(k)为k时刻的控制量；y(k)为k时刻的被控量；a、b、c为均为系数矩阵。
11、在第一方面进一步的实施例中，步骤s2中所述变结构目标函数j的表达式如下：
12、
13、式中，np为预测步长，该值由模糊函数生成；r1、r2、r3、r4分别为机组负荷设定值、主蒸汽压力设定值、中间点温度设定值、汽水分离器水位设定值；分别为未来第i个采样时刻机组负荷预测值、主蒸汽压力预测值、中间点温度预测值、汽水分离器水位预测值；f与g均为中间点过热度的函数，且满足f+g＝1；nu为控制步长，取为定值50；λ(p)为实发功率函数，实现控制增量的幅度限制；δu1(k+j)、δu2(k+j)、δu3(k+j)分别为未来第j个采样时刻给煤量增量指令、给水增量指令、汽轮机阀门主控增量指令。
14、在第一方面进一步的实施例中，所述实发功率函数λ(p)的表达式如下：
15、
16、式中，p为实发功率，p0为额定功率；该实发功率函数的目的是在低负荷条件下减小控制量的大幅波动，以机组稳定为主目标。
17、在第一方面进一步的实施例中，所述预测步长np采用以下模糊规则：
18、当实发功率反馈值与负荷设定值偏差大时，减小预测步长，实现负荷的快速调节，提升变负荷速率；
19、当实发功率反馈值与负荷设定值偏差小时，增大预测步长，实现负荷的稳定调节，防止过调振荡。
20、基于以上的性能指标与预测步长，并基于对应于额定负荷的20％、30％、50％、70％、90％条件下的动态特性模型，分别对应生成5个预测控制器mpc1、mpc2、mpc3、mpc4、mpc5。
21、在第一方面进一步的实施例中，步骤s3进一步包括：
22、在负荷范围为80％-100％额定负荷工况条件下采用基于模型5的多变量预测控制输出mpc5；
23、在负荷范围为60％-80％额定负荷工况条件下采用基于模型4的多变量预测控制输出mpc4；
24、在负荷范围为40％-60％额定负荷工况条件下采用基于模型3的多变量预测控制输出mpc3；
25、在负荷范围为25％-40％额定负荷工况条件下采用基于模型2的多变量预测控制输出mpc2；
26、在负荷范围为20％-25％额定负荷工况条件下采用基于模型1的多变量预测控制输出mpc1；
27、表达式如下：
28、
29、式中，p为实发功率，p0为额定功率。
30、本专利技术的第二个方面，提出一种火电机组深度调峰控制系统，该火电机组深度调峰控制系统包括动态特性模型获取模块、预测控制器生成模块、控制输出模块。
31、动态特性模型获取模块用于获取火电机组协调系统n个负荷点上的动态特性模型。
32、预测控制器生成模块基于n个所述动态特性模型以及变结构目标函数，对应生成n个多变量预测控制器。
33、控制输出模块用于以当前实际负荷作为切换条件，选择距离当前负荷最近负荷点的多变量预测控制器作为当前实际执行的控制器进行控制作用输出。
34、本专利技术的第三个方面，提出一种电子设备，该电子设备包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如第一方面所述的火电机组深度调峰控制方法。
35、本专利技术的第四个方面，提出一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一个可执行指令，所述可执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如第一方面所述的火电机组深度调峰控制方法。
36、有益效果：本专利技术公开了一种火电机组深度调峰控制方法及系统，该方法采用了一种改进的多变量模型预测控制器，改进的多变量模型预测控制器中的预测模型采用了多模型结构，控制器目标函数采用了一种全新带统一结构的变结构目标函数，变结构目标函数由模糊函数生成；该控制方法可以实现机组协调控制系统的全负荷范围的自动投入，提高机组深度调峰状态下的自动化水平，增强机组在大范围新能源接入条件下的灵活性调峰能力，兼顾机组深度调峰状态下的机组安全性问题，同时有效改善由于被控对象本身大惯性、大滞后、非线性、等造成协调系统负荷跟踪速率低的问题，解决了传统火电机组协调系统适用范围窄、稳定性与控制精度差的问题。
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【技术保护点】
1.一种火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
3.根据权利要求2所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，所述动态特性模型的表达式如下：
4.根据权利要求2所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，步骤S2中所述变结构目标函数J的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，所述实发功率函数λ(P)的表达式如下：
6.根据权利要求4所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，所述预测步长np采用以下模糊规则：
7.根据权利要求6所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：
8.一种火电机组深度调峰控制系统，其特征在于，所述火电机组深度调峰控制系统用于执行如权利要求1至7中任一项所述的火电机组深度调峰控制方法；
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1至7中任一项所述的火电机组深度调峰控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一个可执行指令，所述可执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如权利要求1至7中任一项所述的火电机组深度调峰控制方法。
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【技术特征摘要】
1.一种火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，步骤s1进一步包括：
3.根据权利要求2所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，所述动态特性模型的表达式如下：
4.根据权利要求2所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，步骤s2中所述变结构目标函数j的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，所述实发功率函数λ(p)的表达式如下：
6.根据权利要求4所述的火电机组深度调峰控制方法，其特征在于，所述预测步长np采用以下模糊规则：
7....
【专利技术属性】
技术研发人员：杨小龙，管诗骈，张天海，刘娜娜，殳建军，耿察民，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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