核电站多机组耦合供热控制系统及其调节方法与流程

本申请属于核能供热，具体涉及一种核电站多机组耦合供热控制系统及其调节方法。

背景技术：

1、核能作为一种清洁、高效、稳定的能源，在降低煤炭消费、减少温室气体排放方面，具有独特的优势，是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要手段。

2、目前，核能发电的核电站包括纯凝发电的压水堆核电站和热电联产的核电站。以往纯凝发电的压水堆核电站多采用“堆跟机”的运行模式，汽机在负荷控制模式下调整发电功率，能够很好地响应电网一次调频需求。

3、然而，热电联产的核电站供热调节阀根据热负荷需求连续调节，阀门开度变化会引起二回路主蒸汽压力的变化。汽机优先运行在压力控制模式，为了维持二回路主蒸汽压力稳定，汽机主调阀将跟随供热调节阀动作，进而改变了进入汽机的蒸汽量，实现汽轮机负荷跟踪供热负荷变化，即实现以热定电。但由于一次调频量难以换算为主蒸汽压力定值的变化量，也就无法叠加到压力调节回路。如果直接叠加到汽机主调阀开度指令的一次调频量过大，导致二回路主蒸汽压力超过调节死区，压力调节回路将发出与调频需求相反的阀门开度指令，使一次调频失效。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种核电站多机组耦合供热控制系统及其调节方法，通过在核电站多机组耦合供热控制系统中增设多个加法器和主蒸汽压力pid调节器，以解决现有的核电站多机组耦合供热控制系统无法进行一次调频的问题。

2、本申请第一方面提供了一种核电站多机组耦合供热控制系统，该核电站多机组耦合供热控制系统包括对应于多台核电机组的调节系统。每个核电机组调节系统包括汽机负荷pid调节器、功率调节棒棒位生成模块、连接在汽机负荷pid调节器两侧的一号加法器和二号加法器、与功率调节棒棒位生成模块连接的三号加法器、主蒸汽压力pid调节器和四号加法器。在核电机组调节系统处于负荷控制模式下进行一次调频时，一号加法器叠加一次调频量和汽机负荷参考值后将生成的第一叠加结果输送给汽机负荷pid调节器的设定值端口；汽机负荷pid调节器将过程值端口的电功率与第一叠加结果求偏差后进行pid运输，输出负荷控制模式下的第一汽机主调阀开度指令；二号加法器叠加一次调频量和第一汽机主调阀开度指令后送往核电机组的汽机主调阀。在核电机组调节系统处于压力控制模式下进行一次调频时，三号加法器叠加一次调频量和二回路总负荷参考值后将生成的第二叠加结果输送给功率调节棒棒位生成模块；主蒸汽压力pid调节器接收二回路主蒸汽压力设定值和压力实测值，经pid运算得到压力控制模式下的第二汽机主调阀开度指令；四号加法器叠加一次调频量和第二汽机主调阀开度指令后送往汽机主调阀。

3、在上述方案中，通过在该核电站多机组耦合供热控制系统中增设三号加法器、主蒸汽压力pid调节器和四号加法器，利用主蒸汽压力pid调节器调节汽机主调阀开度，将主蒸汽压力维持在设定值上，利用四号加法器在压力控制模式下叠加一次调频量和主蒸汽压力pid调节器输出的第二汽机主调阀开度指令后送往汽机主调阀，维持了二回路主蒸汽压力稳定，汽轮机负荷跟踪供热负荷变化，再利用三号加法器将叠加了一次调频量和二回路总负荷参考值的第二叠加结果送给功率调节棒棒位生成模块，从而功率调节棒棒位生成模块根据第二叠加结果控制功率调节棒在堆芯的插入深度来调整反应堆功率，改变了二回路主蒸汽的产量，其变化量与一次调频的需求是一致的，进而避免一次调频量直接动作汽机主调阀导致主蒸汽压力超过调节死区，产生与一次调频需求相反的阀门开度指令，解决了汽机压力控制模式下无法进行一次调频的技术难题。

4、在本申请一个具体实现方式中，该核电站多机组耦合供热控制系统还包括机组调度模块，每个核电机组调节系统还包括与机组调度模块连接的一号切换模块。机组调度模块配置为向一号切换模块发送切换压力控制模式和负荷控制模式的第一模式切换指令。

5、在本申请一个具体实现方式中，每个核电机组调节系统还包括与机组调度模块连接的二号切换模块，机组调度模块配置为根据投入运行的核电机组数量，向二号切换模块发送一次调频切换指令。

6、在本申请一个具体实现方式中，多个核电机组调节系统设有模式切换优先级，当多台核电机组耦合供热时，机组调度模块根据模式切换优先级向一个多个核电机组调节系统中的一号切换模块发送第一模式切换指令和向二号切换模块发送一次调频切换指令。

7、在本申请一个具体实现方式中，该核电站多机组耦合供热控制系统还包括供热蒸汽压力pid调节器。每个核电机组调节系统还包括与供热蒸汽压力pid调节器连接的开度指令转换单元。供热蒸汽压力pid调节器配置为接收供热蒸汽母管的实际压力信号和供热蒸汽压力设定值，通过pid运算得到供热调节阀总开度信号。开度指令转换单元配置为将供热调节阀总开度信号对应为核电机组对应的供热调节阀的阀门自动开度指令。

8、在本申请一个具体实现方式中，核电站多机组耦合供热控制系统还包括机组调度模块，每个核电机组调节系统还包括与开度指令转换单元连接的供热调节阀手操器。供热调节阀手操器配置为接收机组调度模块发送的手动模式和自动模式切换的第二模式切换指令，在切换为自动模式时将开度指令转换单元给出的阀门自动开度指令输送给供热调节阀，在切换为手动模式时将阀门手动开度指令输送给供热调节阀。

9、在本申请一个具体实现方式中，在切换为自动模式时，供热调节阀手操器内部的阀门手动开度指令跟踪阀门自动开度指令。在切换为手动模式时，供热调节阀手操器内部的阀门自动开度指令跟踪阀门手动开度指令。

10、本申请第二方面提供了一种基于本申请第一方面的核电站多机组耦合供热控制系统的调节方法，该调节方法包括：若多台核电机组中仅存在一台正在运行的核电机组，则控制正在运行的核电机组对应的核电机组调节系统在压力控制模式下进行一次调频；若多台核电机组中仅存在两台以上正在运行的核电机组，则控制两台以上正在运行的核电机组中的至少一台核电机组对应的核电机组调节系统在负荷控制模式下进行一次调频，控制两台以上正在运行的核电机组中的其他核电机组对应的核电机组调节系统在压力控制模式和一次调频切除下进行动作。

11、在本申请一个具体实现方式中，该调节方法还包括：利用核电站多机组耦合供热控制系统中的机组调度模块判断多台核电机组中处于正常运行的至少一台核电机组；利用机组调度模块向至少一台核电机组对应的核电机组调节系统中的一号切换模块发送切换压力控制模式和负荷控制模式的第一模式切换指令、以及向二号切换模块发送一次调频切换指令。

12、在本申请一个具体实现方式中，上述利用机组调度模块向至少一台核电机组对应的核电机组调节系统中的一号切换模块发送切换压力控制模式和负荷控制模式的第一模式切换指令、以及向二号切换模块发送一次调频切换指令，包括：利用机组调度模块根据至少一台核电机组的模式切换优先级向至少一台核电机组对应的核电机组调节系统中的一号切换模块发送切换压力控制模式和负荷控制模式的第一模式切换指令、以及向二号切换模块发送一次调频切换指令。

技术特征：

1.一种核电站多机组耦合供热控制系统，其特征在于，包括对应于多台核电机组的多个核电机组调节系统，其中，每个核电机组调节系统包括汽机负荷pid调节器、功率调节棒棒位生成模块、连接在所述汽机负荷pid调节器两侧的一号加法器和二号加法器、与所述功率调节棒棒位生成模块连接的三号加法器、主蒸汽压力pid调节器和四号加法器，

2.根据权利要求1所述的核电站多机组耦合供热控制系统，其特征在于，还包括机组调度模块，其中，每个核电机组调节系统还包括与所述机组调度模块连接的一号切换模块，所述机组调度模块配置为向所述一号切换模块发送切换压力控制模式和负荷控制模式的第一模式切换指令。

3.根据权利要求2所述的核电站多机组耦合供热控制系统，其特征在于，每个核电机组调节系统还包括与所述机组调度模块连接的二号切换模块，所述机组调度模块配置为根据投入运行的核电机组数量，向所述二号切换模块发送一次调频切换指令。

4.根据权利要求3所述的核电站多机组耦合供热控制系统，其特征在于，多个所述核电机组调节系统设有模式切换优先级，当多台核电机组耦合供热时，机组调度模块根据模式切换优先级向一个多个核电机组调节系统中的一号切换模块发送第一模式切换指令和向二号切换模块发送一次调频切换指令。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的核电站多机组耦合供热控制系统，其特征在于，还包括供热蒸汽压力pid调节器，其中，每个核电机组调节系统还包括与所述供热蒸汽压力pid调节器连接的开度指令转换单元，

6.根据权利要求5所述的核电站多机组耦合供热控制系统，其特征在于，所述核电站多机组耦合供热控制系统还包括机组调度模块，每个核电机组调节系统还包括与所述开度指令转换单元连接的供热调节阀手操器，其中，所述供热调节阀手操器配置为接收所述机组调度模块发送的手动模式和自动模式切换的第二模式切换指令，在切换为自动模式时将所述开度指令转换单元给出的阀门自动开度指令输送给供热调节阀，在切换为手动模式时将阀门手动开度指令输送给供热调节阀。

7.根据权利要求6所述的核电站多机组耦合供热控制系统，其特征在于，在切换为自动模式时，供热调节阀手操器内部的阀门手动开度指令跟踪阀门自动开度指令，在切换为手动模式时，供热调节阀手操器内部的阀门自动开度指令跟踪阀门手动开度指令。

8.一种基于如权利要求1至7中任一项所述的核电站多机组耦合供热控制系统的调节方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的调节方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的调节方法，其特征在于，所述利用所述机组调度模块向所述至少一台核电机组对应的核电机组调节系统中的一号切换模块发送切换压力控制模式和负荷控制模式的第一模式切换指令、以及向二号切换模块发送一次调频切换指令，包括：

技术总结
本申请提供了一种核电站多机组耦合供热控制系统及其调节方法，该核电站多机组耦合供热控制系统包括多个核电机组调节系统。在核电机组调节系统处于压力控制模式下进行一次调频时，三号加法器叠加一次调频量和二回路总负荷参考值后将生成的第二叠加结果输送给功率调节棒棒位生成模块；主蒸汽压力PID调节器接收二回路主蒸汽压力设定值和压力实测值，经PID运算得到压力控制模式下的第二汽机主调阀开度指令；四号加法器叠加一次调频量和第二汽机主调阀开度指令后送往汽机主调阀。本申请通过增设多个加法器和主蒸汽压力PID调节器，从而实现了压力控制模式下的一次调频，解决了现有的核电站多机组耦合供热控制系统无法进行一次调频的问题。

技术研发人员：崔方水,石岭,周哲俊,侯耀,庞伟,朱志刚,杨林远,王振久,胡巍,张宝龙,宋雨,张振强,刘得印,叶伟,蒋金俊,张震,张喜胜,孟祥山,程欣
受保护的技术使用者：中核苏能核电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17