自适应AGC工况的火电机组变负荷动态前馈控制方法与流程

本发明涉及火力发电机组的自动控制领域，尤其是涉及一种自适应agc工况的火电机组变负荷动态前馈控制方法。

背景技术：

随着电网容量的不断扩大，电网对供电质量的要求也越来越高，要求火电机组具有较强的调峰能力和较快的响应速度，能满足电网agc调节性能指标的要求。而火电机组中锅炉和汽机的动态对象特性差异较大，为克服锅炉固有的大惯性及大延迟特性、加快机组响应电网负荷的能力，机组协调控制系统中普遍加入了锅炉主控变负荷动态前馈环节，在机组有变负荷需求时，通过锅炉主控超调一定的燃料量及给水量，以提高机组的负荷适应能力，并尽可能保持主要参数的稳定。

现有的协调控制策略中锅炉主控通常采用pid控制器，其前馈环节包括负荷指令的静态前馈，以及负荷指令微分前馈、压力偏差微分前馈或压力偏差所对应的函数等组成的动态前馈，通过负荷指令微分加强机组对负荷响应的快速性，并通过后续的汽压变化趋势修正动态前馈，缓解机组动态过程中参数波动的加剧。现有的动态前馈未能结合外部的agc指令变化情况及时修正超调幅度，在机组变负荷过程中燃料量一步到位的精准性不够。

跟随电网调度模式的差异，现有的agc指令表现为既存在规律性强、少量而大幅变化的部分,即调峰模式；也存在随机性强、频繁而小幅变化的部分，即准稳态模式。由于agc指令无法预测，机组无法判断当前工况处于准稳态模式或调峰模式，通过现有的变负荷动态前馈环节触发的超调量基本固定，更多的依赖后续动态参数的变化如主汽压力波动等修正超调量。由此造成现有控制策略中普通存在的问题，即动态前馈作用若加强以侧重于调峰模式时，则在机组agc指令小幅度变化工况下表现出燃料量过调，机组参数波动大，调节回稳时间长；前馈作用若弱化以侧重于准稳态模式时，则无法适应机组大幅度快速变负荷的需求。现有的动态前馈控制功能在应对全工况下agc指令变化时，体现出其固有的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自适应agc工况的火电机组变负荷动态前馈控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自适应agc工况的火电机组变负荷动态前馈控制方法，该方法在机组协调控制系统中保留原有的锅炉主控pid及静态前馈，通过增加pid动态前馈的智能修正环节，在机组变负荷工况下能够根据agc指令每一波的变负荷幅度实时对pid动态前馈进行修正。

优选地，所述的修正过程根据变负荷幅度对动态前馈进行差异化处理，做到准稳态模式小超调、调峰模式大超调。

优选地，所述的agc指令每一波的变负荷幅度具体获得如下：

当agc指令变化时，受变负荷速率环节的限制作用，可获取负荷指令经过变负荷速率环节前后差值，该差值作为机组在当前时刻单波变负荷幅度；

agc指令保持不变时，记忆当前幅值；agc指令变化监测单元实时监测指令变化情况，指令在下一波变化时重新计算并更新幅值。

优选地，根据机组加减负荷信号，增加单向变负荷时幅值选大的处理环节，用于避免单向连续变负荷过程中变负荷幅度的频繁波动，并起到单向连续变负荷增强动态前馈的作用。

优选地，所述的变负荷幅度与修正系数的函数f(x)，经过不同幅度差异化处理后，对动态前馈进行修正。

优选地，该方法采用改进的变负荷动态前馈控制方式后，能实时识别agc变负荷幅度，差异化处理动态前馈用于兼顾准稳态模式和调峰模式，实现自适应agc工况精确的燃料量调节，满足机组的变负荷需求，并维持主要参数的稳定。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：机组大幅度变负荷时及时补充机组蓄热，快速响应负荷需求；小幅度变负荷时减小燃料量的波动，保证汽温、汽压等控制参数的稳定，整体提升燃煤机组在agc全工况下的协调控制品质。

附图说明

图1为本发明变负荷动态前馈改进后锅炉主控修改示意图；

图2为负荷动态前馈改进后机组运行曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明自适应agc工况的火电机组变负荷动态前馈控制方法，在机组协调控制系统中保留原有的锅炉主控pid及静态前馈，改进pid动态前馈。通过增加pid动态前馈的智能修正环节，在机组变负荷工况下能够根据agc指令每一波的变化幅度实时对pid动态前馈进行修正。根据变负荷幅度对动态前馈进行差异化处理，做到准稳态模式小超调、调峰模式大超调，具体实施时结合变负荷幅度，小超调量值可限定在锅炉主控输出满量程的1％之内，大超调量值可调整至4～6％之间。

实时计算机组负荷指令经过变负荷速率环节前后的差值，稳态工况下差值为零。当agc指令变化时，受变负荷速率环节的限制作用，可获取负荷指令经过变负荷速率环节前后差值，该差值可看作机组在当前时刻单波变负荷幅度；agc指令保持不变时，记忆当前幅值；agc指令变化监测单元实时监测指令变化情况，指令在下一波变化时重新计算、更新幅值；通过上述环节，可获取agc指令任意一次变化时对应的变负荷幅度。

根据机组加减负荷信号，增加单向变负荷时幅值选大的处理环节，避免单向连续变负荷过程中变负荷幅度的频繁波动，并起到单向连续变负荷增强动态前馈的作用。再经变负荷幅度与修正系数的f(x)，根据不同幅度差异化处理后，对动态前馈进行修正。

采用改进的变负荷动态前馈控制方式后，能实时识别agc变负荷幅度，差异化处理动态前馈以兼顾准稳态模式和调峰模式，实现自适应agc工况精确的燃料量调节，满足机组的变负荷需求，并维持主要参数的稳定。

具体实施例

只要符合以下基本特性，锅炉主控或燃料主控pid调节燃料量、负荷指令函数作为静态前馈、结合锅炉参数变化生成的动态前馈，都可以应用本控制方案。

对于某一台600mw超超临界燃煤机组，锅炉采用上海锅炉厂生产的超超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、全封闭布置、全悬吊结构，塔式锅炉。汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。机组及公用系统dcs采用艾默生公司的ovation分散控制系统。

在机组停机检修期间，按照讨论好的改进方案，修改机组锅炉主控控制逻辑，主要改进内容详见图1。

具体有：

保留原有的锅炉主控pid及静态前馈，改进pid动态前馈；

增加根据agc指令、速率后负荷指令差值处理的agc指令变化监测以及变负荷幅度计算逻辑；

根据机组加减负荷信号，增加单向变负荷时幅值选大逻辑；

变负荷幅度经f(x)差异化处理后转换成修正系数，修正动态前馈。

逻辑修改完成后，进行了冷态控制功能测试，及时发现并修改逻辑中存在的问题。

然后在机组启动稳定运行后，进行变负荷试验，进一步验证改进后的动态前馈功能，优化控制参数。以此，机组大幅度变负荷时及时补充机组蓄热，快速响应负荷需求；小幅度变负荷时减小燃料量的波动，保证汽温、汽压等控制参数的稳定，整体提升燃煤机组在agc全工况下的协调控制品质，如图2所示。

本发明专利所述方法只涉及协调控制系统中锅炉主控前馈控制逻辑修改，所述功能的投用不影响原有协调控制系统的调节稳定性。

作为一种对于变负荷动态前馈的改进方法，本发明专利所述方法适用性强，能较为便捷的植入直接能量平衡(deb)、锅炉跟随为基础(cbf)和汽机跟随为基础(ctf)等各类型的机组协调控制系统之中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。