一种用于光热电站中的低负荷预热控制方法及系统与流程

1.本发明涉及光热电站技术领域，具体涉及一种用于光热电站中的低负荷预热控制方法及系统。


背景技术：

2.光热电站以其显著优点开始作为一种新兴发电技术斩获广阔的发展前景与商业价值。作为一种由太阳能聚合集热驱动的低碳发电方式，光热电站通过实现“太阳能-热能-机械能-电能”的转化来实现电力的绿色生产。光热电站能够利用自身的热储能实现全天的平滑出力，更有着迅速启停与快速爬坡的卓越能力与调峰调频的优异性能，毫无疑问将成为未来新兴电力系统中的中坚力量。然而现有理论基础更多聚焦于光热电站的结构优化、容量配比以及调度策略等稳态问题，缺乏能够对光热电站动态响应特性进行正确认知的完整控制结构。由于光热发电技术仍处于快速更迭阶段，光热电站的控制系统信息透明度较低，更为光热电站运行控制方案的搭建带来了困难，在很大程度上延缓了我国光热行业的发展进程。
3.在光热电站的运行过程中，电站中的汽轮机的高效运行与蒸汽发生系统中过热和再热蒸汽的有效控制息息相关。然而电站实际运行中发现，在电站的启动阶段或低负荷运行过程中，可能会有熔盐在管中凝结的情况产生。作为电站聚光集热系统中的储热介质，熔盐凝结不仅会影响电站的发电效率，严重的时候甚至会造成集热管断裂的后果，大大损害光热电站的经济效益以及设备使用寿命。因此，针对以上情况，亟需能够适用于光热电站在低负荷运行下对于熔盐凝结的预防措施。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于光热电站中的低负荷预热控制方法及系统，以能够实现对给水温度的合理调节，大大减小了光热电站在启动阶段或低负荷运行时由于盐温过低所造成的熔盐凝结阻塞现象。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.本发明提供一种用于光热电站中的低负荷预热控制方法，所述用于光热电站中的低负荷预热控制方法包括：
7.s1：获取光热电站中给水温度的相关数据、主蒸汽流量的相关数据和主蒸汽温度的相关数据；
8.s2：根据所述给水温度的相关数据、所述主蒸汽流量的相关数据和所述主蒸汽温度的相关数据，得到低负荷预热控制输入信号；
9.s3：根据所述低负荷预热控制输入信号，得到主阀控制信号和旁路阀控制信号；
10.s4：利用所述主阀控制信号和旁路阀控制信号控制光热电站中相关阀门的开启/关闭，以调控给水温度。
11.可选择地，所述步骤s1中，所述给水温度的相关数据包括：给水温度的测量值和给
水温度的预设值；所述主蒸汽流量的相关数据包括主蒸汽流量的测量值和主蒸汽流量的预设值；所述主蒸汽温度的相关数据包括主蒸汽温度的测量值和主蒸汽温度的预设值。
12.可选择地，所述步骤s2包括：
13.s21：根据所述给水温度的测量值和所述给水温度的预设值，得到第一误差信号；
14.s22：若所述给水温度的测量值小于所述给水温度的预设值、所述主蒸汽流量的测量值大于所述主蒸汽流量的预设值且所述主蒸汽温度的测量值大于所述主蒸汽温度的预设值，则生成信号1；
15.s23：将所述第一误差信号、所述信号1和信号0作为所述低负荷预热控制输入信号输出。
16.可选择地，所述步骤s3包括：
17.s31：根据所述低负荷预热控制输入信号，利用选择器，得到第一输出结果；
18.s32：利用pi1控制器、动态速率限制器和限幅器依次对所述第一输出结果进行处理，得到主阀控制信号；
19.s33：对所述主阀控制信号和1信号进行加和计算，得到所述旁路阀控制信号。
20.可选择地，所述步骤s31包括：
21.若所述低负荷预热控制输入信号包含信号1，则所述第一输出结果为所述第一误差信号；否则，所述第一输出结果为信号0。
22.本发明还提供一种基于上述的用于光热电站中的低负荷预热控制方法的低负荷预热控制系统，所述低负荷预热控制系统包括：
23.数据获取装置，所述数据获取装置用于获取光热电站中给水温度的相关数据、主蒸汽流量的相关数据和主蒸汽温度的相关数据；
24.信号生成装置，所述信号生成装置用于根据所述给水温度的相关数据、所述主蒸汽流量的相关数据和所述主蒸汽温度的相关数据，得到低负荷预热控制输入信号；
25.信号处理装置，所述信号处理装置用于根据所述低负荷预热控制输入信号，得到主阀控制信号和旁路阀控制信号；
26.阀门控制装置，所述阀门控制装置用于利用所述主阀控制信号和旁路阀控制信号控制光热电站中相关阀门的开启/关闭，以调控给水温度。
27.本发明具有以下有益效果：
28.本发明能够实现对给水温度的合理调节，大大减小了光热电站在启动阶段或低负荷运行时由于盐温过低所造成的熔盐凝结阻塞现象。
附图说明
29.图1为本发明用于光热电站中的低负荷预热控制方法的流程图；
30.图2为低负荷预热控制方法信号走向示意图；
31.图3为光电站系统结构示意图；
32.图4为实施例2给水温度和主蒸汽温度变化示意图。
具体实施方式
33.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并
非用于限定本发明的范围。
34.实施例1
35.本发明提供一种用于光热电站中的低负荷预热控制方法，参考图1所示，所述用于光热电站中的低负荷预热控制方法包括：
36.s1：获取光热电站中给水温度的相关数据、主蒸汽流量的相关数据和主蒸汽温度的相关数据；
37.可选择地，所述步骤s1中，参考图2和图3所示，所述给水温度的相关数据包括：给水温度的测量值t
feedwater.measured
和给水温度的预设值t
feedwater.set
；所述主蒸汽流量的相关数据包括主蒸汽流量的测量值和主蒸汽流量的预设值所述主蒸汽温度的相关数据包括主蒸汽温度的测量值t
main.measured
和主蒸汽温度的预设值t main.set
。给水温度的测量值、主蒸汽流量的测量值和主蒸汽温度的测量值均是在低负荷预热器的出口侧进行测量的。
38.s2：根据所述给水温度的相关数据、所述主蒸汽流量的相关数据和所述主蒸汽温度的相关数据，得到低负荷预热控制输入信号；
39.可选择地，所述步骤s2包括：
40.s21：根据所述给水温度的测量值和所述给水温度的预设值，得到第一误差信号；
41.s22：若所述给水温度的测量值小于所述给水温度的预设值、所述主蒸汽流量的测量值大于所述主蒸汽流量的预设值且所述主蒸汽温度的测量值大于所述主蒸汽温度的预设值，则生成信号1；
42.这里，要同时满足三个条件是因为主蒸汽要在自身温度和流量都足够大的时候，才可以抽出一部分到低负荷预热器里用来对给水进行加热。
43.s23：将所述第一误差信号、所述信号1和信号0作为所述低负荷预热控制输入信号输出。
44.s3：根据所述低负荷预热控制输入信号，得到主阀控制信号和旁路阀控制信号；
45.可选择地，所述步骤s3包括：
46.s31：根据所述低负荷预热控制输入信号，利用选择器，得到第一输出结果；
47.具体地，选择器在进行选择时，若所述低负荷预热控制输入信号包含信号1，则说明给水温度的测量值小于所述给水温度的预设值、所述主蒸汽流量的测量值大于所述主蒸汽流量的预设值且所述主蒸汽温度的测量值大于所述主蒸汽温度的预设值，那么所述第一输出结果为所述第一误差信号；否则，所述第一输出结果为信号0。当第一输出结果为信号0时，后续程序无法启动，重新测量相关数据。
48.s32：利用pi1控制器、动态速率限制器和限幅器依次对所述第一输出结果进行处理，得到主阀控制信号；
49.pi1控制器的效果是根据给水的预热温度和测量温度之间的误差生成控制偏差，将该温度偏差通过比例调节和积分调节的线性组合生成控制量，来对主阀和旁路阀进行控制，从而控制给水温度；动态速率限制器和限幅器主要是用来对阀门的阀位和调节速率进行限制，避免阀门开度过大或过小。
50.s33：对所述主阀控制信号和1信号进行加和计算，得到所述旁路阀控制信号。
51.s4：利用所述主阀控制信号和旁路阀控制信号控制光热电站中相关阀门的开启/
关闭，以调控给水温度。
52.本发明还提供一种基于上述的用于光热电站中的低负荷预热控制方法的低负荷预热控制系统，所述低负荷预热控制系统包括：
53.数据获取装置，所述数据获取装置用于获取光热电站中给水温度的相关数据、主蒸汽流量的相关数据和主蒸汽温度的相关数据；
54.信号生成装置，所述信号生成装置用于根据所述给水温度的相关数据、所述主蒸汽流量的相关数据和所述主蒸汽温度的相关数据，得到低负荷预热控制输入信号；
55.信号处理装置，所述信号处理装置用于根据所述低负荷预热控制输入信号，得到主阀控制信号和旁路阀控制信号；
56.阀门控制装置，所述阀门控制装置用于利用所述主阀控制信号和旁路阀控制信号控制光热电站中相关阀门的开启/关闭，以调控给水温度。
57.除此之外，本发明所提供的光热电站结构如图3所示，电站由集热系统、储热系统和发电模块三个部分组成。电站运行过程中，集热系统中的反射镜收到阳光照射后，通过平面反射和复合抛物面聚集将太阳能转化为热能，集热管中的熔盐则吸收了转化而来的热能。在热盐罐中，高温熔盐被供给发电模块。在发电模块中，经过一系列的热交换过程，低温给水被加热成过热蒸汽，推动汽轮机做功发电。至此，能量在光热电站中完成了“太阳能-热能-机械能-电能”的转换。
58.电站在启动或低负荷运行过程中，熔盐有在管中凝结造成阻塞的风险，影响系统效率和电站中的热循环过程。因此，本发明在预热器前加入了低负荷预热器(如图3所示)，在光热电站低负荷运行时，将过热器出口处去往高压缸的一部分高温蒸汽抽出至低负荷预热器中，通过对低负荷预热器中的给水进行加热来控制给水温度，防止熔盐凝结。如图2所示，在低负荷预热器的出口侧对给水温度、主蒸汽温度和主蒸汽流量进行检测，并将这三个值分别与给水温度预设值、主蒸汽温度预设值以及所设定的主蒸汽流量最低限值进行比较。若给水温度低于预设值温度，并且主蒸汽的温度与流量均低于设定值时，低负荷给水加热器在低负荷预热控制下启动。低负荷预热器开始作用后，部分由过热器向高压缸运动的高温蒸汽进入低负荷预热器中，对给水进行预热。低负荷预热器通控制给水侧阀门来对给水温度进行合理控制。
59.的低负荷预热控制系统
60.实施例2
61.本实施例基于某一升负荷场景来对低负荷预热控制系统的控制性能进行验证。如图4所示，在光热电站开始运行初期，电站并未投入低负荷预热控制，在此期间预热器熔盐出口温度低至240℃左右，低负荷预热器给水出口温度为170℃左右。此时管中熔盐有着极大的凝固阻塞风险。在控制系统作用下，低负荷预热控制启用，通过该系统对低负荷预热器给水流量进行合理调控，不但可以将预热器出口处的熔盐温度提升至270℃以上，还能够将从低负荷预热器出口处进入预热器的给水温度提升到230℃左右。由此说明，本发明提出的低负荷预热控制系统能够很好地降低熔盐凝固阻塞的风险，并且能够通过对预热器出口侧熔盐温度的调节进而影响到对于主蒸汽温度的调节。
62.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。