[发明专利]一种柔性协调控制系统的平衡跟踪控制方法

说明书

一种柔性协调控制系统的平衡跟踪控制方法，所述方法在采用柔性协调控制系统对火电机组进行控制的过程中，每间隔一定数目的控制周期设置一个跟踪周期，在跟踪周期内允许柔性因子发生变化，锅炉侧控制输出和汽机侧控制输出维持不变，所有锅炉侧控制器均跟踪锅炉侧控制输出信号，所有汽机侧控制器均跟踪汽机侧控制输出信号；在其余控制周期内，柔性因子信号维持不变。本发明在柔性协调控制系统中增加了平衡跟踪控制逻辑，彻底消除了柔性因子变化对控制系统的扰动，而且不会对系统控制品质造成可观测到的影响，从而提高了火电机组的控制品质。本发明方法逻辑结构简单，不需要现场调试，特别适合于深度调峰运行火电机组的协调控制系统。

技术领域

本发明涉及一种适应火电机组深度调峰运行的柔性协调控制系统的控制方法，属于发电技术领域。

背景技术

为了适应用电负荷随机变化和以风电为代表的具有强扰动性的发电电源规模化并网，火电机组应具备深度调峰运行能力，将发电负荷调节下限由50％Pe(额定发电负荷)拓宽至40％Pe甚至更低。其中100％～50％Pe为常规负荷段，低于50％Pe为深调峰负荷段。常规负荷段和深调峰负荷段火电机组的控制目标明显不同：常规负荷段内需要优先保证机组发电负荷响应能力；深调峰负荷段需要优先保证机组自身运行稳定性特别是燃料量的稳定。这两个目标存在矛盾不可兼得。

这一矛盾本质上是由火电机组协调控制系统的锅炉燃料量-汽轮机调阀开度对发电负荷-汽轮机前蒸汽压力被控对象特性决定的。一方面对于具有大惯性特性的对象，为保证被控变量及时响应设定值变化，必须在控制输出侧施加很大的动态过调量以克服对象惯性，控制输出的变化幅度和被控变量的响应速度之间存在矛盾；另一方面，协调控制系统被控对象为双入双出多变量对象，发电负荷、机前压力对调阀开度的响应速度都比较快，而对燃料量的响应速度都比较慢，这样采用汽机调阀无论控制发电负荷还是机前压力都能获得很好的控制品质，而采用燃料量无论控制发电负荷还是机前压力都难以获得良好的控制效果。现场存在以炉跟机为基础的协调控制系统即燃料量控制机前压力汽机调阀控制发电负荷、机跟炉为基础的协调控制系统即燃料量控制发电负荷汽机调阀控制机前压力两种控制方案。炉跟机为基础的协调控制系统的特点是发电负荷响应速度快但机前压力、燃料量波动大；机跟炉为基础的协调控制系统的特点是机前压力控制品质好、燃料量波动幅度小，但发电负荷响应速度慢。

两种不同的协调控制系统正好能够对应常规负荷段和深调峰负荷段的控制目标：即常规负荷段投入炉跟机协调控制系统优先满足发电负荷响应能力要求，深调峰负荷段投入机跟炉协调控制系统优先满足机前压力、燃料量稳定性的要求。传统的设计方案是在机组整体协调控制系统中分别设计炉跟机和机跟炉两种控制方式，由运行人员根据需要选择投入其中的一种。当投入一种控制方式时，另外一种处于跟踪状态，两种控制方式间可无扰切换。对于处于跟踪状态的控制方式，需要在两处进行跟踪：一处是设定值跟踪被控变量变化；一处是控制器输出跟踪处于正常控制方式下的控制器输出变化。

在实际运行过程中，传统设计方案存在的主要问题是控制系统之间的切换是刚性的，不是处于炉跟机控制方式下就是处于机跟炉控制方式下，因此控制目标的切换也是刚性的，即不是满足发电负荷响应能力就是保证机组运行稳定性，不存在渐变区间，不能实现两个控制目标的平稳过渡。例如切换点为50％Pe，当发电负荷指令为刚超过50％时控制目标就是保证发电负荷响应能力，刚低于50％时就立刻转变为保证机组运行稳定性。实际上机组发电负荷指令是连续变化的，在机组发电负荷指令由高向低变化时，高于但接近50％负荷时，虽然需要优先保证发电负荷响应能力，但也需要开始顾及机组运行稳定性；负荷指令低于但接近50％负荷时，虽然需要优先保证机组运行稳定性，但也可以适当顾及发电负荷响应能力。而柔性控制恰好可以解决上述问题。