一种火电机组协调控制系统的煤质自校正预测控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自动控制领域，特别是火电厂内一种能快速适应燃煤性质变化的机炉 协调控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前火力发电在我国电网中仍然属于主体地位，受到资源等多方面因素的影响， 这种主体地位还会持续较长的一段时间。而由于国内电力市场的发展，燃煤价格等因素对 电厂发电过程造成较大的影响，不少火电机组用的煤质偏离设计煤种而且经常更换入炉煤 种，加剧了协调控制被控对象的时变特性，使机组的协调控制不能较好投用，严重影响机组 对电网调度指令的响应。协调控制系统在煤质变化较大时，存在机组参数波动大、负荷变动 速率低、负荷控制精度低、机组稳定性下降等对安全经济运行的不利因素。因此研究带煤质 校正的协调控制方案是现实与迫切的要求。
[0003] 目前，火电机组常使用燃料发热量校正回路（燃料BTU校正）来减少煤质变化对 控制系统的影响。BTU校正的主要原理是利用实际燃料燃烧产生的热量与设计煤种的发热 量之差对燃料量进行补偿，具体实施方法是利用蒸汽流量对燃料发热量进行修正。当负荷 指令与代表热负荷的蒸汽流量之间存在偏差时，BTU校正系统开始修正发热量信号，并将修 正后的发热量信号作用于锅炉主控，最终修正燃料量指令。
[0004] 但实际生产过程中，燃料量与代表燃料发热量的蒸汽流量之间存在一个时延，传 统方法常使用惯性环节来弥补这个过程。但是在不同煤质情况下，时延过程的延迟时间也 不尽相同。因此在煤质发生变化情况下，传统的BTU校正方法可能无法准确的校核煤质，从 而使控制效果变差。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种火电机组协调控制 系统的煤质自校正预测控制方法，用于解决现有的火电机组内的校正环节无法实现对不同 煤质情况的及时校正、控制效果差的技术问题。
[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] -种火电机组协调控制系统的煤质自校正预测控制方法，包括如下步骤：
[0008] 步骤1、在稳态工况下，将协调控制方式切换至手动控制状态并使协调控制系统处 于开环状态，分别进行燃料量阶跃响应实验和调门开度阶跃响应实验，得到协调控制系统 的阶跃响应数据；
[0009] 步骤2、根据步骤一中获得的协调控制系统的阶跃响应数据，利用离线辨识方法 辨识出以下对象的离散化增量传递函数模型，包括：负荷对燃料量增量模型的传递函数 WBN(f) (MW/t)、压力对燃料量增量模型的传递函数WBP(z，（MPa/t)、负荷对调门开度增量 模型的传递函数W un(厂〇 (MW/% )、压力对调门开度增量模型的传递函数Wup (厂〇 (MPa/% );
[0010] 步骤3、由于当燃烧煤质变化时，对协调系统产生的影响主要分为两个方面：一方 面是燃料发热量改变使得模型稳态增益发生变化，另一方面是燃料物理性质变化改变了模 型的时滞时间。不同煤质的煤种由于挥发分、灰分等元素含量不同，发热量和物理性质发生 变化。发热量变化使得系统在同样的负荷输出情况下，所需要的燃料量改变，对应于对象模 型体现为增益的变化。物理性质变化使得燃煤在磨煤机中被碾磨成煤粉的时间不同，而不 同煤质情况下一次风配风方式的不同也会改变煤粉从磨煤机输送到炉膛的时间，两者相互 作用，改变了对象模型的时滞参数。因此，设置负荷煤质模型结构为，压力煤 质模型结构为= ，其中Kn为负荷煤质模型增益，dN为负荷煤质模型的时滞参 数，Kp为压力煤质模型增益，d p为压力煤质模型的时滞参数。在每个采样周期内，对负荷煤 质模型WNM(z，和压力煤质模型WPM(z，进行在线校正，进而修正协调控制系统内部的预测 模型；
[0011] 步骤4、利用协调控制系统的预测模型构建对象动态矩阵，计算本周期的最优控制 输出量，并将计算得到的燃料量和调门开度作为协调控制系统的输出。
[0012] 进一步的，在本发明中，
【主权项】
1. 一种火电机组协调控制系统的煤质自校正预测控制方法，其特征在于：包括如下步 骤： 步骤1、在稳态工况下，将协调控制方式切换至手动控制状态并使协调控制系统处于开 环状态，分别进行燃料量阶跃响应实验和调门开度阶跃响应实验，得到协调控制系统的阶 跃响应数据； 步骤2、根据步骤一中获得的协调控制系统的阶跃响应数据，利用离线辨识方法辨识出 以下对象的离散化增量传递函数模型，包括： 负荷对燃料量增量模型的传递函数WBN(f)，单位为MW/t; 压力对燃料量增量模型的传递函数WBP (f)，单位为MP/t; 负荷对调门开度增量模型的传递函数Wra(f)，单位为MW/% ; 压力对调门开度增量模型的传递函数WUP(f)，单位为MPa/% ; 步骤3、设置负荷煤质模型结构为^= ，压力煤质模型结构为 坏；= ~，其中心为负荷煤质模型增益，dd负荷煤质模型的时滞参数，KP为压力 煤质模型增益，\为压力煤质模型的时滞参数； 在每个采样周期内，对负荷煤质模型WM(z，和压力煤质模型WPM(z，进行在线校正， 进而修正协调控制系统的预测模型； 步骤4、利用协调控制系统的预测模型构建对象动态矩阵，计算本周期的最优控制输出 量，并将计算得到的燃料量和调门开度作为协调控制系统的输出。
2. 根据权利要求1所述的火电机组协调控制系统的煤质自校正预测控制方法，其特征 在干?
其中： Abn(z-1)、Bbn(z-1)、Abp(z-1)、Bbp(z-1)、Am(z-1)、Bm(z-1)、Aup(z-1)、Bup(z-1)均为关于zT1 的 多项式。
3. 根据权利要求1所述的火电机组协调控制系统的煤质自校正预测控制方法，其特征 在于：所述在线校正包括以下过程： 步骤3. 1、当前为第k个采样周期，检测当前周期的负荷测量值7"〇〇和汽压测量值yp(k)，计算上个周期负荷增量Ayn(k_l)和上个周期汽压增量Ayp(k_l);检测当前周期燃 料量uB(k)和调门开度测量值Uu(k)，计算上个周期燃料量增量AuB(k-l)和上个周期调门 开度增量AUu(k-1);按照步骤3. 2至步骤3. 6的