[发明专利]用于锅炉、汽轮机和电网一次调频分析协调控制模型

说明书

用于锅炉、汽轮机和电网一次调频分析协调控制模型，本发明涉及一种用于一次调频分析的锅炉、汽轮机、电网三方协调控制的超临界及超超临界机组协调控制模型，现有技术传统的机网协调和机炉协调的控制重点是汽轮发电机组与电网，一次调频控制回路中仅体现了对电网频差的负反馈控制策略，并未考虑对锅炉的影响，从而存在安全隐患，本发明为解决上述问题采取的技术方案是：步骤一：建立反映超临界及超超临界机组中直流锅炉机理模型，步骤二：建立超临界及超超临界直流锅炉控制器模型，步骤三：建立汽轮机一次调频模型，步骤四：建立包含不同类型机组的电力系统调频模型，步骤五：修正汽轮机功率给定信号，本发明用于锅炉、汽轮机和电网协调控制领域。

技术领域

本发明涉及一种用于一次调频分析的锅炉、汽轮机、电网三方协调控制的超临界及超超临界机组协调控制模型。

背景技术

开发清洁能源，提高化石能源转化效率是当今趋势。在这种发展趋势下，小容量火电机组由于发电煤耗高、能源利用率低逐渐退出运行，大容量、高参数的超临界及超超临界机组正在推广运行。然而，超临界及超超临界机组中水的状态参数达到临界点时(压力22.129MPa、温度374.15℃)，汽密度与水密度相等，汽包锅炉的自然循环在超临界下不适用，使得直流锅炉成为超临界及超超临界机组的唯一型式。

直流锅炉和汽包锅炉的结构具有差异。超临界和超超临界锅炉是由受热管道所组成，没有大气包。主汽阀开度在控制汽轮机功率的同时，反过来影响直流炉出口处的阻力特性，由于缺乏汽包的缓冲，动态特性受主汽阀开度的影响远远大于汽包炉，因此，直流锅炉的被控特性与汽包锅炉完全不同。直流锅炉由于锅炉的蓄热相对较小，对扰动较敏感，使得机、炉之间耦合严重，从而使主汽压力大幅度变化，既降低了控制质量，又增加了直流锅炉运行的风险。

因此，在传统的一次调频控制策略下，随机负荷波动所引起的主蒸汽压力和温度的波动会对超临界及超超临界机组运行产生非常不利的影响。

传统的机网协调的重点是关注发电机组而较少考虑锅炉，一方面要求电网各种电气设备和保护装置、安全自动装置或安全自动控制系统，应和发电机的各种调节系统、保护装置相配合，从而最大限度的保证发电机的安全运行；另一方面要求发电机的各种调节系统、保护装置与电网的自动装置相协调，保证电网的安全。严格来说单元机组应该包括锅炉，但是从电网运行角度看，与电网直接互联的是汽轮机组。所以电网和汽轮发电机组之间的关联互动在机网协调中备受重视，而忽视了锅炉的安全和动态特性。

传统的机炉协调控制指的是当外界负荷变化时，将功率变化指令同时发给锅炉及汽轮机控制系统，对调节阀开度及锅炉进行同步调整，协调控制。其控制的核心思想是提高机组对电网负荷变化的响应速度，并未充分考虑大容量高参数机组在响应负荷波动时造成的锅炉气压波动。

由以上分析可知，传统的机网协调和机炉协调的控制重点是汽轮发电机组与电网，一次调频控制回路中仅体现了对电网频差的负反馈控制策略，并未考虑对锅炉的影响，从而存在较大的安全隐患。特别是随着超临界和超超临界机组的发展，如果在一次调频控制中不考虑锅炉的特性，将会给大容量高参数火电机组参加一次调频带来很大阻力，不利于电力系统安全稳定运行。

发明内容

现有技术传统的机网协调和机炉协调的控制重点是汽轮发电机组与电网，一次调频控制回路中仅体现了对电网频差的负反馈控制策略，并未考虑对锅炉的影响，从而存在较大的安全隐患，为了满足电网安全运行要求的同时，又能够让大容量高参数发电机组安全高效的运行，进而提供用于锅炉、汽轮机和电网一次调频分析协调控制模型。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：步骤一：建立反映超临界及超超临界机组中直流锅炉机理模型:直流锅炉动态考虑燃烧系统、水冷壁和过热器，依据工质能量平衡方程、工质质量平衡方程、工质动量平衡方程，直流锅炉机理模型，

工质从省煤器流出后，进入水冷壁，经过水冷壁后，工质由水变成蒸汽，水冷壁出口为微过热点；水冷壁内工质在运行中，满足能量平衡方程、质量平衡方程，