本發(fā)明涉及供電控制，具體為一種基于火電機(jī)組的電站智能化控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、火電機(jī)組是以燃煤、燃?xì)獾热剂蠟槟茉吹陌l(fā)電機(jī)組，通常由鍋爐、蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)等組成，通過燃燒燃料產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，然后利用蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，是火力發(fā)電站的重要組成部分。由于火力發(fā)電直接面向供電電網(wǎng)發(fā)電，因此，需要額外超需發(fā)電以保證供電穩(wěn)定，并使用蓄電池將多余電力存儲(chǔ)起來，這一定程度上造成了電力的浪費(fèi)。

2、此外，在火電機(jī)組的發(fā)電過程中，燃料的品質(zhì)、發(fā)電用水的水質(zhì)和鍋爐壽命都對(duì)發(fā)電的穩(wěn)定性具有較大的影響，當(dāng)燃料和水源品質(zhì)不穩(wěn)定時(shí)，鍋爐內(nèi)的蒸汽壓力將存在持續(xù)波動(dòng)，不僅影響發(fā)電輪機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，也容易影響火電機(jī)組的壽命。

3、當(dāng)前的火電控制系統(tǒng)通過控制投料速度來調(diào)節(jié)鍋爐燃燒艙室內(nèi)的溫度，從而穩(wěn)定鍋爐內(nèi)蒸汽的壓力，但從投料變化到氣壓變化需要時(shí)間，這種方法存在一定的滯后性，并且過高的燃燒溫度還會(huì)使水垢大量析出，影響發(fā)電質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于火電機(jī)組的電站智能化控制系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于火電機(jī)組的電站智能化控制系統(tǒng)，包括：電網(wǎng)反饋模塊、艙室分離模塊、品質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊、蒸汽輸出模塊和投料控制模塊；

3、所述電網(wǎng)反饋模塊用于將電站的蓄電池接入電網(wǎng)，檢測(cè)到蓄電池的電量變化時(shí)，根據(jù)變化率評(píng)估電網(wǎng)需求，計(jì)算出電站的期望發(fā)電功率，再由期望發(fā)電功率計(jì)算火電機(jī)組鍋爐的蒸汽氣壓；

4、所述艙室分離模塊用于將鍋爐隔離為兩個(gè)艙室，根據(jù)火電機(jī)組鍋爐尾氣的溫度計(jì)算尾氣的回收量，把尾氣引入第一艙室后將第一艙室加熱到預(yù)定溫度，并把發(fā)電用水引入第二艙室加熱至沸騰；

5、所述品質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊用于根據(jù)第二艙室的蒸汽溫度，計(jì)算蒸汽的輸出壓力，繪制蒸汽的輸出壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律，得到蒸汽輸出函數(shù)，對(duì)所述蒸汽輸出函數(shù)的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算驅(qū)動(dòng)蒸汽量；

6、所述蒸汽輸出模塊用于將第二艙室的蒸汽輸入驅(qū)動(dòng)艙室，根據(jù)蒸汽輸出函數(shù)以及第一艙室內(nèi)氣體參數(shù)，計(jì)算第一艙室的蒸汽補(bǔ)償函數(shù)，按蒸汽補(bǔ)償函數(shù)從第一艙室中抽取蒸汽，在驅(qū)動(dòng)艙室的出汽口混合，得到穩(wěn)定的調(diào)和蒸汽；

7、所述投料控制模塊用于根據(jù)第二艙室內(nèi)的歷史蒸汽輸出函數(shù)與歷史投料速度函數(shù)，擬合投料速度與蒸汽壓力的關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)合第一艙室中氣壓的下降速度，調(diào)節(jié)燃料的投料速度，并通過燃料的投入量計(jì)算氣壓轉(zhuǎn)換比例，根據(jù)所述氣壓轉(zhuǎn)換比例，調(diào)節(jié)第一艙室中的預(yù)定溫度。

8、進(jìn)一步的，所述電網(wǎng)反饋模塊包括：蓄電池單元、功率需求單元和氣壓折算單元；

9、所述蓄電池單元用于存儲(chǔ)發(fā)電廠的電力，平衡電網(wǎng)電力需求，并反饋電網(wǎng)功率的變化情況；

10、所述功率需求單元用于根據(jù)蓄電池的電能變化情況，判斷電網(wǎng)的功率需求，計(jì)算電站的期望發(fā)電功率；

11、所述氣壓折算單元用于根據(jù)期望發(fā)電功率和火電機(jī)組的規(guī)格參數(shù)，計(jì)算鍋爐的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力。

12、進(jìn)一步的，所述艙室分離模塊包括：尾氣回收單元和艙室加熱單元；

13、所述尾氣回收單元用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪機(jī)后剩余尾氣的溫度，計(jì)算尾氣的回收量；

14、所述艙室加熱單元用于將鍋爐的加熱艙室分為兩部分，將尾氣導(dǎo)入第一艙室加熱到預(yù)定溫度，將發(fā)電用水導(dǎo)入第二艙室加熱，直到艙室氣壓達(dá)到期望發(fā)電功率。

15、進(jìn)一步的，所述品質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊包括：傳感器單元和穩(wěn)定監(jiān)測(cè)單元；

16、所述傳感器單元用于檢測(cè)艙室的氣壓與蒸汽的溫度；

17、所述穩(wěn)定監(jiān)測(cè)單元用于生成蒸汽輸出函數(shù)，根據(jù)蒸汽輸出函數(shù)的穩(wěn)定性計(jì)算第二艙室驅(qū)動(dòng)輪機(jī)的蒸汽量。

18、進(jìn)一步的，所述蒸汽輸出模塊包括：蒸汽調(diào)和單元和輸出反饋單元；

19、所述蒸汽調(diào)和單元用于將第一艙室與第二艙室的蒸汽混合，生成驅(qū)動(dòng)輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)蒸汽；

20、所述輸出反饋單元用于根據(jù)蒸汽輸出函數(shù)以及第一艙室內(nèi)氣體參數(shù)，計(jì)算第一艙室內(nèi)氣體的混合量。

21、進(jìn)一步的，所述投料控制模塊包括：燃料需求單元、氣壓轉(zhuǎn)換單元和重復(fù)加熱單元；

22、所述燃料需求單元用于根據(jù)鍋爐內(nèi)歷史蒸汽輸出函數(shù)和投料速度，計(jì)算投料量與蒸汽壓力的相關(guān)系數(shù)；

23、所述氣壓轉(zhuǎn)換單元用于根據(jù)第一艙室中氣壓的下降速度，調(diào)節(jié)燃料的投料速度；

24、所述重復(fù)加熱單元用于燃料的投入量計(jì)算氣壓轉(zhuǎn)換比例，調(diào)節(jié)第一艙室的加熱參數(shù)。

25、一種基于火電機(jī)組的電站智能化控制方法，包括以下步驟：

26、步驟s1.把電站的蓄電池接入電網(wǎng)，根據(jù)蓄電池的電量變化情況，判斷電網(wǎng)的功率需求，從而計(jì)算電站的期望發(fā)電功率，再由所述期望發(fā)電功率計(jì)算火電機(jī)組鍋爐的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力；

27、步驟s2.在火電機(jī)組的鍋爐分隔為兩個(gè)獨(dú)立艙室，將蒸汽驅(qū)動(dòng)輪機(jī)后產(chǎn)生的尾氣導(dǎo)入第一艙室，將第一艙室加熱到預(yù)定溫度后，在第二艙室中導(dǎo)入發(fā)電用水加熱，利用傳感器檢測(cè)第二艙室出氣口的蒸汽壓力，直到第二艙室的氣壓首次達(dá)到步驟s1中所述驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力；

28、步驟s3.記錄第二艙室蒸汽壓力隨時(shí)間的變化情況，得到蒸汽輸出函數(shù)，根據(jù)蒸汽輸出函數(shù)的穩(wěn)定性計(jì)算驅(qū)動(dòng)蒸汽量，將對(duì)應(yīng)體積的蒸汽輸送到驅(qū)動(dòng)艙室；

29、步驟s4.根據(jù)蒸汽輸出函數(shù)以及第一艙室內(nèi)的氣體參數(shù)，計(jì)算第一艙室的蒸汽補(bǔ)償函數(shù)，按蒸汽補(bǔ)償函數(shù)從第一艙室中抽取蒸汽到驅(qū)動(dòng)艙室中，混合得到穩(wěn)定的調(diào)和蒸汽，將調(diào)和蒸汽輸出驅(qū)動(dòng)輪機(jī)；

30、步驟s5.根據(jù)蒸汽輸出函數(shù)與投料口的歷史投料速度，計(jì)算投料速度與第二艙室內(nèi)蒸汽壓力的關(guān)聯(lián)性，調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)性調(diào)節(jié)燃料的投料速度，并根據(jù)第一艙室中氣壓的下降量，更新尾氣回收量，使第一艙室的溫度保持恒定。

31、進(jìn)一步的，步驟s1包括：

32、步驟s11.將蓄電池接入供電網(wǎng)，監(jiān)測(cè)蓄電池的電量變化情況，根據(jù)蓄電池的電能變化量與變化速度，計(jì)算發(fā)電功率與電網(wǎng)功率的差值，將所述差值轉(zhuǎn)換為信號(hào)反饋到火電機(jī)組；

33、步驟s12.獲取火電機(jī)組當(dāng)前的輪機(jī)轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)艙室內(nèi)的蒸汽壓力，根據(jù)發(fā)電功率與電網(wǎng)功率的差值，計(jì)算電站滿足電網(wǎng)需求時(shí)的期望發(fā)電功率，由輪機(jī)組轉(zhuǎn)速與輸出功率間的規(guī)格參數(shù)，計(jì)算達(dá)到電網(wǎng)需求功率時(shí)輪機(jī)的期望轉(zhuǎn)速；

34、步驟s13.根據(jù)歷史驅(qū)動(dòng)蒸汽的壓力與輪機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算達(dá)到輪機(jī)的期望轉(zhuǎn)速時(shí)驅(qū)動(dòng)蒸汽的氣壓大小，記作鍋爐的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力。

35、本步驟能夠使火電機(jī)組的發(fā)電量與電網(wǎng)的需求量相匹配，避免過度發(fā)電導(dǎo)致電力的浪費(fèi)。

36、進(jìn)一步的，步驟s2包括：

37、步驟s21.將火電機(jī)組的鍋爐分隔為兩個(gè)獨(dú)立艙室，分別作為第一艙室與第二艙室，所述第二艙室與機(jī)組燃燒室相連，第一艙室由加熱絲單獨(dú)加熱；

38、步驟s22.從蒸汽輪機(jī)尾部引入驅(qū)動(dòng)輪機(jī)后產(chǎn)生的尾氣，檢測(cè)尾氣的溫度后，將尾氣導(dǎo)入第一艙室，導(dǎo)入尾氣的體積按以下公式計(jì)算：

39、；

40、其中，v1代表導(dǎo)入尾氣的體積，p1代表鍋爐的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力，p0代表預(yù)設(shè)的壓強(qiáng)參數(shù)，v0代表第一艙室的體積，t0代表第一艙室的預(yù)定溫度，p2代表標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，t1代表尾氣的溫度，導(dǎo)入尾氣后，將第一艙室加熱到預(yù)定溫度；

41、步驟s23.將發(fā)電用水導(dǎo)入第二艙室中，利用燃燒室的能量加熱第二艙室，在第二艙室的出氣口出設(shè)置檢測(cè)裝置，根據(jù)蒸汽的流速推算第二艙室中的蒸汽氣壓與蒸汽溫度，當(dāng)檢測(cè)到第二艙室中的蒸汽氣壓達(dá)到步驟s1中鍋爐的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟s3。

42、本步驟可以通過兩個(gè)艙室氣體獨(dú)立加熱的方式，形成兩個(gè)互補(bǔ)的氣壓區(qū)域，使實(shí)際驅(qū)動(dòng)輪機(jī)的蒸汽氣壓保持恒定。

43、進(jìn)一步的，步驟s3包括：

44、步驟s31.實(shí)時(shí)記錄第二艙室中蒸汽的壓力，以時(shí)間為自變量，蒸汽壓力為因變量，生成蒸汽輸出函數(shù)p(t），其中t代表時(shí)間；

45、步驟s32.按照穩(wěn)定性計(jì)算方法，檢測(cè)第二艙室中蒸汽壓力的穩(wěn)定性，所述穩(wěn)定性計(jì)算方法如下：

46、；

47、其中，a代表第二艙室中蒸汽壓力的穩(wěn)定性，tc代表當(dāng)前時(shí)刻，t0為預(yù)設(shè)時(shí)延，p1代表鍋爐的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力；

48、步驟s33.根據(jù)蒸汽輸出函數(shù)的穩(wěn)定性，計(jì)算驅(qū)動(dòng)蒸汽量v2，所述v2=v3·a，其中v3代表驅(qū)動(dòng)艙室的容量，將v2體積的蒸汽從第二艙室預(yù)先輸送到驅(qū)動(dòng)艙室中。

49、本步驟可以根據(jù)火電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況，調(diào)節(jié)各艙室的驅(qū)動(dòng)比例，從而平衡驅(qū)動(dòng)艙室的蒸汽氣壓，防止第一艙室蒸汽用盡導(dǎo)致的蒸汽不平衡現(xiàn)象。

50、進(jìn)一步的，步驟s4包括：

51、步驟s41.根據(jù)第二艙室的蒸汽輸出函數(shù)以及第一艙室內(nèi)的氣體參數(shù)，計(jì)算第一艙室的蒸汽補(bǔ)償函數(shù):

52、；

53、其中v（t）代表第一艙室的蒸汽補(bǔ)償函數(shù)，t2代表第二艙室內(nèi)蒸汽的溫度，t0代表第一艙室的預(yù)定溫度；

54、步驟s42.按照蒸汽補(bǔ)償函數(shù)將第一氣室內(nèi)的蒸汽輸出到驅(qū)動(dòng)艙室中，在驅(qū)動(dòng)艙室中混合來自第一艙室與第二艙室的蒸汽；

55、步驟s43.打開驅(qū)動(dòng)艙室的出氣口，推動(dòng)發(fā)電輪機(jī)發(fā)電，并使所述蒸汽補(bǔ)償函數(shù)隨檢測(cè)到的蒸汽輸出函數(shù)實(shí)時(shí)變化，持續(xù)從第一艙室和第二艙室中接收蒸汽輸出。

56、本步驟能夠克服原有控制系統(tǒng)的滯后性，使發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，解決鍋爐蒸汽輸出不穩(wěn)定的問題。

57、進(jìn)一步的，步驟s5包括：

58、步驟s51.獲取投料口的投料速度隨時(shí)間的變化函數(shù)r（t），根據(jù)相同時(shí)間段內(nèi)第二艙室的蒸汽輸出函數(shù)p(t），計(jì)算投料速度與蒸汽輸出函數(shù)p(t）的關(guān)聯(lián)系數(shù)：

59、；

60、其中，w代表關(guān)聯(lián)系數(shù)，t1為預(yù)設(shè)時(shí)延，cod為取整函數(shù)，tc為當(dāng)前時(shí)刻；

61、步驟s52.估計(jì)關(guān)聯(lián)系數(shù)調(diào)節(jié)投料口在當(dāng)前時(shí)刻的投料速度r（tc），使r(tc)=w·p（tc），其中p（tc）代表當(dāng)前時(shí)刻第二艙室中蒸汽的壓力；

62、步驟s53.根據(jù)第一艙室的蒸汽補(bǔ)償函數(shù)，計(jì)算第一艙室中的氣壓，當(dāng)?shù)谝慌撌抑械臍鈮合陆档介撝禃r(shí)，按照步驟s22的方法重新計(jì)算尾氣回收量，向第一艙室中通入壓縮后的尾氣，使第一艙室的溫度保持預(yù)定溫度t0。

63、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

64、本發(fā)明能夠根據(jù)蓄電池中電量消耗的功率，計(jì)算火電機(jī)組的期望運(yùn)行功率，使火電機(jī)組的發(fā)電量與電網(wǎng)的需求量相匹配，避免過度發(fā)電導(dǎo)致電力的浪費(fèi)，可以優(yōu)化火電機(jī)組的能源消耗，減少能源浪費(fèi)，提高能源利用效率，從而降低運(yùn)行成本和環(huán)境影響。

65、本發(fā)明能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)輪機(jī)后產(chǎn)生的低溫尾氣和加熱發(fā)電用水產(chǎn)生的蒸汽放在不同艙室中進(jìn)行加熱，在需要調(diào)節(jié)鍋爐氣壓時(shí)，將兩個(gè)艙室的蒸汽混合，達(dá)到輸出標(biāo)準(zhǔn)后共同輸入汽輪機(jī)，克服了原有控制系統(tǒng)的滯后性，可以使發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，提升火電機(jī)組電站的智能化水平。

66、本發(fā)明能夠智能調(diào)節(jié)燃料的送料速度，并根據(jù)燃料和鍋爐中的氣壓轉(zhuǎn)換比例，調(diào)節(jié)艙室中不同溫度蒸汽的比例，解決了燃料品質(zhì)不穩(wěn)定，導(dǎo)致鍋爐蒸汽輸出不穩(wěn)定的問題，有助于提高火力電站的發(fā)電效率，降低運(yùn)行成本。