[发明专利]基于锅炉动态微分前馈指令的机组协调控制方法及系统

说明书

技术领域：

本发明涉及火力发电机组协调控制技术领域，尤其涉及一种基于锅炉动态微分前馈指令的机组协调控制方法及系统。

背景技术：

协调控制系统(CCS：Coordination Control System)是机、炉闭环控制系统的总称，其工作原理是同时给锅炉控制系统和汽轮机控制系统发出指令，一方面用以稳定机组运行参数，另一方面通过快速响应负荷变化，尽最大可能发挥机组的调频、调峰能力。

生产实践中因锅炉和汽轮发电机的动态特性存在着很大差异，即汽轮发电机对负荷请求响应快，锅炉对负荷请求相应慢，造成机组内外两个能量供求平衡关系相互间受到制约，外部负荷响应性能与内部运行参数稳定性之间存在着固有的矛盾，这也是燃煤火力发电机组固有的设备特性。

为平衡锅炉、汽机对负荷响应能力之间的矛盾，目前普遍采用锅炉动态微分前馈指令(BIR)作为锅炉变负荷过程中的能量前馈补充，即在锅炉变负荷时利用微分指令，提前使锅炉多增加或减少一部分燃料、风、水，达到缩短锅炉燃烧率改变的时间、提高锅炉对负荷的响应能力的目的。具体实现方式见图1。

锅炉动态微分前馈指令(BIR)计算结果如图2所示，当机组负荷指令LDC发生变化时，燃料BIR、风量BIR、给水BIR作为前馈信号分别进入燃烧、风烟、给水子控制回路，以提前改变锅炉的燃烧率，快速响应机组负荷指令LDC的要求，减小锅炉同汽轮发电机之间对于负荷响应能力的偏差，在维持机组运行参数相对安全稳定的前提下，实现机组的快速变负荷。

典型锅炉动态微分前馈指令(BIR)结构简单、易于实现，因此大部分机组都配置了该控制策略以提高锅炉变负荷过程中对负荷的响应能力，但是随着电网对机组AGC负荷跟踪能力的要求越来越高，机组在运行过程中变负荷越来越频繁，典型锅炉动态微分前馈指令(BIR)的不足也愈发明显，具体表现在几点：

(1)对于供热机组，仅采用负荷指令作为输入进行锅炉动态微分前馈指令(BIR)的计算，违背了机组能量平衡的基本原理，影响锅炉动态微分前馈指令(BIR)计算的精确度，削弱了其作用；

(2)根据机组实际运行特点，在机组变负荷过程中随着负荷指令逐渐接近负荷设定值，为防止锅炉应快速变化燃烧率出现的超调现象，此时锅炉动态微分前馈指令(BIR)应及时返回至0，但是典型锅炉动态微分前馈指令(BIR)并无此功能，容易造成机组锅炉燃烧率超调；

(3)机组变负荷过程是按照电网的负荷指令随机变化的，在不同的运行工况、气候工况时，机组对于锅炉动态微分前馈指令(BIR)的需求在量值上有一定的不同，典型锅炉动态微分前馈指令(BIR)中无相关工况条件对其进行修正。

综合以上三点原因，结合多年来现场实际工作中积累的宝贵经验，有必要将机组供热流量、主蒸汽压力和凝汽器真空作为参考量对锅炉动态微分前馈指令(BIR)进行修正，同时将电网负荷设定值同机组负荷指令之间的偏差量作为锅炉动态微分前馈指令(BIR)调节幅度的修正量，以大幅提高典型锅炉动态微分前馈指令(BIR)的应用效果。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种基于锅炉动态微分前馈指令的机组协调控制方法及系统，以提高火力发电机组协调控制系统的负荷响应能力和调节品质，具体由以下技术方案实现：

基于锅炉动态微分前馈指令的机组协调控制方法，包括如下步骤：

1)采集系统基本参数，所述基本参数包括负荷目标值Lt、负荷设定值Ls、变负荷速率、供热流量H、主汽压力设定值Ps、主汽压力实际值Pt、凝汽器真空值V以及实际负荷值L；

2)将负荷设定值Ls通过微分计算公式进行计算，得到负荷设定值瞬时微分量；

3)根据设定的非线性函数对变负荷速率进行计算，得到负荷设定值瞬时微分量修正系数Vk₁，将所述负荷设定值瞬时微分量与负荷设定值瞬时微分量修正系数Vk₁求积，得到锅炉动态微分前馈基础量ΔN；

4)根据设定的非线性函数与总负荷需求N的值判断出锅炉所处的负荷点，并分别计算出锅炉增、减负荷燃料动态微分前馈修正系数F_uk、F_dk，增、减负荷给水动态微分前馈修正系数W_uk、W_dk，增、减负荷风量动态微分前馈修正系数A_uk、A_dk；