基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估的負(fù)荷控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于火電機(jī)組快速變負(fù)荷控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù) 估的負(fù)荷控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于新能源電力具有間隙性、強(qiáng)隨機(jī)波動(dòng)等特性，大量風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源電力 的接入必定會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，為了更好的保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，我國(guó)需不斷的提高火 電機(jī)組的快速變負(fù)荷能力。2009年華北區(qū)域電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則的出臺(tái)后，電網(wǎng)公司通過(guò)對(duì)發(fā)電 機(jī)組的AGC性能考核實(shí)施經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)懲，AGC性能考核要求機(jī)組具有較快的調(diào)節(jié)速率、小的調(diào)節(jié) 偏差和短的響應(yīng)時(shí)間。
[0003] 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的火電機(jī)組快速變負(fù)荷控制中往往會(huì)造成燃料量過(guò)燃、汽輪機(jī)節(jié)流損失 增大、主蒸汽參數(shù)波動(dòng)等問(wèn)題，且機(jī)組功率響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)速率很難滿足電網(wǎng)公司的需求。 為了進(jìn)一步提高機(jī)組AGC性能指標(biāo)，通過(guò)除氧器上水電動(dòng)門(mén)調(diào)閥快速改變凝結(jié)水流量來(lái)實(shí) 現(xiàn)機(jī)組功率的快速調(diào)節(jié)，即：凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)，然而此方法在工程實(shí)踐中存在以下2個(gè)問(wèn) 題：
[0004] (1)由于受到除氧器水位安全限制，凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)只能暫時(shí)性的快速提高機(jī)組 功率，機(jī)組功率指令最終由原協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)來(lái)完成。當(dāng)凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)與機(jī)組原協(xié)調(diào)控制 系統(tǒng)同時(shí)作用，凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)作用會(huì)造成機(jī)組功率反饋值不能正確的反應(yīng)出機(jī)組能量需 求，對(duì)給煤量指令造成干擾，致使機(jī)組在負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)波動(dòng)；
[0005] (2)同理，由于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)與原協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)共同對(duì)機(jī)組功率產(chǎn)生影響，凝結(jié) 水節(jié)流調(diào)節(jié)負(fù)荷反饋回路中同樣受到機(jī)爐協(xié)調(diào)作用的影響，造成凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)的誤 動(dòng)作，不能達(dá)到充分挖掘其調(diào)節(jié)潛能的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估的負(fù)荷控制系統(tǒng)及方法，其特 征在于，所述凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)分別連接機(jī)組對(duì)象、除氧器上水電動(dòng)門(mén)、凝結(jié)水節(jié)流 功率增量控制器和差值計(jì)算器；差值計(jì)算器連接原機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；原機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系 統(tǒng)再和機(jī)組對(duì)象連接，其中凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制器和功率增量生成回路連接組成凝結(jié) 水節(jié)流功率增量控制系統(tǒng)；
[0007] 其中，機(jī)組對(duì)象的機(jī)組功率反饋值凡信號(hào)輸出至差值計(jì)算器，機(jī)組對(duì)象的主蒸汽 流量Dst信號(hào)輸出至凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)；凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)輸出的功率增量 預(yù)估值A(chǔ)凡分別輸給差值計(jì)算器和凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制器，功率增量生成回路給出的 凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)功率增量設(shè)定值△凡$輸入給凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制器；凝結(jié)水節(jié)流功 率增量控制器的控制輸出量直接作用于除氧器上水電動(dòng)門(mén)控制回路；除氧器上水電動(dòng)門(mén)的 控制回路輸出直接作用于閥門(mén)來(lái)改變機(jī)組凝結(jié)水流量Dw。，凝結(jié)水流量Dw。與主蒸汽流量Dst 一同作為凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)的輸入量，凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)的輸出的凝結(jié)水節(jié) 流調(diào)節(jié)功率增量預(yù)估值△凡與原機(jī)組功率反饋值\做差，其差值與機(jī)組功率指令共同作為 原機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，通過(guò)改變汽輪機(jī)閥門(mén)開(kāi)度、鍋爐燃料量和給水流量對(duì)機(jī)組功率進(jìn)行 調(diào)節(jié)，并將機(jī)組主蒸汽流量反作用于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)。
[0008] 所述凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制系統(tǒng)中的功率增量控制器采用比例積分調(diào)節(jié)控制 器。
[0009] 所述功率增量生成回路包括第一信號(hào)保持器、第二信號(hào)保持器、第一差值計(jì)算器、 第二差值計(jì)算器、第三差值計(jì)算器、第一乘法器、第二乘法器和信號(hào)比較器；其中，
[0010] 第一信號(hào)保持器的輸入信號(hào)為凝結(jié)水流量，觸發(fā)信號(hào)為凝結(jié)水節(jié)流觸發(fā)信號(hào)；第 一信號(hào)保持器被觸發(fā)，使輸出信號(hào)保持為輸入信號(hào)；
[0011] 第一信號(hào)保持器的輸出接入第一差值計(jì)算器和第二差值計(jì)算器；第一差值計(jì)算器 的另一輸入為凝結(jié)水最低流量，輸出連接至第一乘法器；第二差值計(jì)算器的另一輸入為凝 結(jié)水最高流量，輸出連接至第二乘法器；第一乘法器和第二乘法器的另一輸入均為功率增 益系數(shù)，輸出均連接至信號(hào)比較器；
[0012] 第二信號(hào)保持器的輸入信號(hào)為機(jī)組功率反饋值，觸發(fā)信號(hào)為凝結(jié)水節(jié)流觸發(fā)信 號(hào)，輸出信號(hào)連接至第三差值計(jì)算器；第二信號(hào)保持器被觸發(fā)，輸出信號(hào)保持為輸入信號(hào)；
[0013] 第三差值計(jì)算器的另一輸入為機(jī)組功率設(shè)定值，輸出連接至信號(hào)比較器；
[0014] 信號(hào)比較器根據(jù)上述兩個(gè)功率增益系數(shù)和一個(gè)機(jī)組功率設(shè)定值這3個(gè)輸入信號(hào)， 選取3個(gè)輸入信號(hào)的中間值作為輸出信號(hào)，即為凝結(jié)水節(jié)流控制功率增量設(shè)定值；
[0015] 所述第一乘法器的輸出信號(hào)為功率增量控制系統(tǒng)能承擔(dān)的功率增量上限；第二乘 法器的輸出信號(hào)為功率增量控制系統(tǒng)能承擔(dān)的功率增量下限。
[0016] 一種基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估的負(fù)荷控制方法，其特征在于，具體步驟為：
[0017] 步驟1 :初始化機(jī)組功率反饋值、機(jī)組功率設(shè)定值、機(jī)組功率增量預(yù)估值、機(jī)組功 率增量設(shè)定值；其中，
[0018] 初始的機(jī)組功率反饋值為系統(tǒng)未采取節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)的機(jī)組功率；
[0019] 初始的機(jī)組功率設(shè)定值為電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的機(jī)組功率指令；
[0020] 初始的機(jī)組功率增量預(yù)估值為0 ;
[0021] 初始的機(jī)組功率增量設(shè)定值為0 ;
[0022] 步驟2 :根據(jù)凝結(jié)水流量、機(jī)組功率反饋值和機(jī)組功率設(shè)定值，計(jì)算凝結(jié)水節(jié)流調(diào) 節(jié)功率增量設(shè)定值；
[0023] 步驟3 :功率增量控制器通過(guò)功率增量設(shè)定值和功率增量預(yù)估值調(diào)節(jié)除氧器上水 電動(dòng)門(mén)回路的閥門(mén)開(kāi)度，控制凝結(jié)水流量；
[0024] 步驟4 :凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)根據(jù)凝結(jié)水流量和機(jī)組對(duì)象的主蒸汽流量，輸 出功率增量預(yù)估值，所述輸出值作為步驟2所需的輸入，并與機(jī)組功率反饋值做差，其差值 與機(jī)組功率設(shè)定值共同輸入到原機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；
[0025] 步驟5 :原機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)步驟4中的差值和機(jī)組功率設(shè)定值，通過(guò)改變 汽輪機(jī)閥門(mén)開(kāi)度、鍋爐燃料量和機(jī)組給水流量對(duì)機(jī)組功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將機(jī)組功率反饋給 原機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，將機(jī)組對(duì)象的主蒸汽流量作為步驟4中凝結(jié)水節(jié)流預(yù)估系統(tǒng)的輸入 量；
[0026] 步驟6 :根據(jù)機(jī)組功率反饋值與功率增量預(yù)估值間的差值變化速率和除氧器水 位，確定控制狀態(tài)。
[0027] 所述步驟2計(jì)算凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)功率增量設(shè)定值包括：
[0028] 步驟201 :計(jì)算功率增量控制系統(tǒng)可承擔(dān)的功率增量上限和功率增量控制系統(tǒng)可 承擔(dān)的功率增量下限；具體方法為：
[0029] AN：P=kc?(D1：： -Dkc),ANdr"=K?(D^f-Dwc);
[0030]其中：
[0031] A Neup為功率增量控制系統(tǒng)可承擔(dān)的功率增量上限；
[0032] A N/°?為功率增量控制系統(tǒng)可承擔(dān)的功率增量下限；
[0033] ke為功率增益系數(shù)；
[0034] Dwc為凝結(jié)水流量；
[0035] At:'為凝結(jié)水流量最小值；
[0036] Atf為凝結(jié)水流量最大值；
[0037] 步驟202:當(dāng)凝結(jié)水節(jié)流觸發(fā)信號(hào)激活時(shí)，第二信號(hào)保持器對(duì)其輸入的機(jī)組功率 反饋值進(jìn)行保持，并將保持器輸出的機(jī)組功率反饋值與機(jī)組功率設(shè)定值作為第三差值計(jì)算 器的輸入，由第三差值計(jì)算器計(jì)算機(jī)組功率反饋值與機(jī)組功率設(shè)定值的差值；
[0038] 步驟203:比較步驟202中差值計(jì)算器輸出的差值、功率增量控制系統(tǒng)可承擔(dān)的功 率增量上限和功率增量控制系統(tǒng)可承擔(dān)的功率增量下限，選擇中間值輸出，作為功率增量 設(shè)定值；
[0039] 所述凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)觸發(fā)信號(hào)當(dāng)機(jī)組功率反饋值與功率增量預(yù)估值間的差值變 化速率小于5MW/min，且除氧器水位在安全區(qū)域內(nèi)、功率增量設(shè)定值大于2麗、除氧器上水 電動(dòng)門(mén)控制回路處于自動(dòng)控制狀態(tài)下即可激活凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)作用。
[0040] 所述當(dāng)機(jī)組功率反饋值與功率增量預(yù)估值間的差值變化速率大于15MW/min時(shí)或 者除氧器水位報(bào)警時(shí)，凝結(jié)水節(jié)流作用切除。
[0041] 本發(fā)明的有益效果為：
[0042](1)本發(fā)明的有益效果是采用基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)的負(fù)荷控制方法后， 使得機(jī)組在負(fù)荷響應(yīng)初期實(shí)現(xiàn)機(jī)組功率的快速調(diào)節(jié)；
[0043] (2)采用該方法后，避免了凝結(jié)水節(jié)流系統(tǒng)與原機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)間的相互干擾， 保證了機(jī)組功率的平穩(wěn)控制
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1為基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估的負(fù)荷控制系統(tǒng)；
[0045] 圖2為凝結(jié)水節(jié)流功率增量設(shè)定值的生成回路；
[0046] 圖3為凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)功率增量控制系統(tǒng)；
[0047] 圖4為900MW工況下凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)驗(yàn)證曲線；
[0048] 圖5為基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估的機(jī)組功率控制效果。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 本發(fā)明提供一種基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估的負(fù)荷控制系統(tǒng)及方法，下面結(jié)合附圖 和【具體實(shí)施方式】對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0050] 實(shí)施例1
[0051] 圖1所示為基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估的負(fù)荷控制系統(tǒng)，
[0052] 在除氧器上水電動(dòng)門(mén)控制回路中，搭建基于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)的凝結(jié)水節(jié) 流功率增量控制系統(tǒng)。圖1中，凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)1分別連接機(jī)組對(duì)象6、除氧器上 水電動(dòng)門(mén)5、凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制器4和差值計(jì)算器8;差值計(jì)算器8連接原機(jī)爐協(xié)調(diào) 控制系統(tǒng)7 ;原機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)7再和機(jī)組對(duì)象8連接，其中凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制器 4和功率增量生成回路3連接組成凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制系統(tǒng)2 ;
[0053] 其中，機(jī)組對(duì)象6的機(jī)組功率反饋值凡信號(hào)輸出至差值計(jì)算器8,機(jī)組對(duì)象8的主 蒸汽流量Dst信號(hào)輸出至凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)1 ;凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)預(yù)估系統(tǒng)1輸出的功 率增量預(yù)估值A(chǔ)凡分別輸給差值計(jì)算器8和凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制器4,功率增量生成 回路3給出的凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)功率增量設(shè)定值A(chǔ)N/P輸入給凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制器4 ; 凝結(jié)水節(jié)流功率增量控制器4的控制輸出量直接作用于除氧器上水電動(dòng)門(mén)5控制回路；除 氧器上水電動(dòng)門(mén)5的