燃气电厂优化控制方法及系统与流程

本发明涉及燃气电厂，具体地涉及一种燃气电厂优化控制方法及一种燃气电厂优化控制系统。

背景技术：

1、据测算在天然气中掺烧约80％体积的氢燃料可减少二氧化碳排放量50％以上，因此开展掺氢等低碳燃料掺烧技术研究与示范应用具有广阔的应用前景和紧迫的现实意义。随着新型电力系统增加加速建设，新能源装机容量的快速增加大大提高了电网的不稳定与波动性，亟需像氢这样大规模长周期的储能手段发挥平抑波动与调峰调频作用。

2、目前新能源电解水制氢存在制取完氢气之后，氧气直接对外排出，氧气没有得到有效利用。新能源制氢+燃机掺氢技术仅仅考虑了氢燃料系统的耦合，而未考虑氧气与空气工质系统的耦合，大大降低了制氢系统与用氢系统的综合能效。针对该问题，需要提出一种能够有效利用新能源电解水制氢过程中产生的氧气，以及能够实现燃气电厂综合能效提高的优化方案。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的是提供一种燃气电厂优化控制方法及系统，以至少解决现有电解水制氢存在氧气浪费和燃气电厂综合能效不高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种燃气电厂优化控制方法，所述方法包括：采集目标燃气电厂的实时运行参数，并基于所述实时运行参数构建机组热平衡计算模型；基于预构建的燃烧辅助组分掺入方案对照库对所述热平衡计算模型进行修正，获得燃烧辅助组分掺入方案；执行所述燃烧辅助组分掺入方案，并监测执行过程中的机组运行信息；基于所述机组运行信息对所述燃烧辅助组分掺入方案进行实时修正，直到完成燃烧辅助组分掺入。

3、可选的，所述实时运行参数包括：环境温度信息和机组基本负荷信息。

4、可选的，所述基于所述实时运行参数构建机组热平衡计算模型包括：基于所述实时运行参数，进行baseload基本负荷模型构建；基于所述baseload基本负荷模型，进行机组出力情况和效率参数模拟。

5、可选的，所述燃烧辅助组分掺入方案包括：掺氧方案、掺氢方案和同时掺氧掺氢方案。

6、可选的，所述方法还包括：构建燃烧辅助组分掺入方案对照库，包括：在预设特定负荷率下，执行燃烧辅助组分梯度掺入，并在每次完成掺入后采集机组的出力情况和效率值；构建每一次掺入时燃烧辅助组分掺入量与出力情况和效率值之间的对应关系，获得多组对应关系；基于多组对应关系生成燃烧辅助组分掺入方案对照库。

7、可选的，所述基于预构建的燃烧辅助组分掺入方案对照库对所述热平衡计算模型进行修正，获得燃烧辅助组分掺入方案，包括：基于所述热平衡计算模型确定机组的当前机组的出力情况和效率值；将当前机组的出力情况和效率值作为索引起始，在所述燃烧辅助组分掺入方案对照库中进行热平衡模型修正，获得修正后的热平衡模型；基于机组设计燃烧室压力脉动阈值，对所述修正后的热平衡模型进行安全限制处理，获得限制后的热平衡模型；基于限制后的热平衡模型确定燃烧辅助组分掺入方案。

8、可选的，所述方法还包括：确定燃烧辅助组分掺入方案的组分掺入方式，包括：判断储气罐的组分储量信息，以及当前组分生成装置的组分产出信息；基于所述组分储量信息和所述组分产出信息，确定组分供气方案。

9、可选的，所述执行所述燃烧辅助组分掺入方案，并监测执行过程中的机组运行信息，包括：基于预设步进执行组分掺入，并基于所述预设步进执行原始供气对应被替换的气体组分排出；在组分掺入过程中，实时监控机组的运行振动值、氮氧化物排放值、机组出力情况和效率；所述基于所述机组运行信息对所述燃烧辅助组分掺入方案进行实时修正，直到完成燃烧辅助组分掺入，包括：基于所述运行振动值判断燃烧室燃烧压力脉动值，若大于预设预警阈值，则在所述燃烧辅助组分掺入方案基础上减少组分掺入量，直到满足燃烧室燃烧压力脉动值小于预设预警阈值；判断所述氮氧化物排放值是否大于预设排放阈值，若大于，则生成脱硝系统喷氨量调控指令，并将所述脱硝系统喷氨量调控指令合并到所述燃烧辅助组分掺入方案中；若机组出力情况和效率发生预设梯度骤变，则基于变化后的机组出力情况和效率和预构建的燃烧辅助组分掺入方案对照库重新生成燃烧辅助组分掺入方案。

10、本发明第二方面提供一种燃气电厂优化控制系统，所述系统包括：采集单元，用于采集目标燃气电厂的实时运行参数，并基于所述实时运行参数构建机组热平衡计算模型；方案生成单元，用于基于预构建的燃烧辅助组分掺入方案对照库对所述热平衡计算模型进行修正，获得燃烧辅助组分掺入方案；执行单元，用于执行所述燃烧辅助组分掺入方案，并监测执行过程中的机组运行信息；修正单元，用于基于所述机组运行信息对所述燃烧辅助组分掺入方案进行实时修正，直到完成燃烧辅助组分掺入。

11、另一方面，本发明提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的燃气电厂优化控制方法。

12、通过上述技术方案，发明将燃气机组、电解水系统、燃料系统、余热锅炉脱硝系统、环保排放监测系统等通过控制系统相连接和协调，通过监测相关边界条件，结合现有燃料流量、燃烧温度、污染物排放、机组振动等数据的监测，实现机组燃料掺混系统与燃气机组燃烧系统耦合控制，在安全阈值内提升机组的透平前温，降低机组在全工况的能源消耗，提高机组运行经济性。

13、本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种燃气电厂优化控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时运行参数包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述实时运行参数构建机组热平衡计算模型包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧辅助组分掺入方案包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预构建的燃烧辅助组分掺入方案对照库对所述热平衡计算模型进行修正，获得燃烧辅助组分掺入方案，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行所述燃烧辅助组分掺入方案，并监测执行过程中的机组运行信息，包括：

9.一种燃气电厂优化控制系统，其特征在于，所述系统包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行权利要求1-8中任一项权利要求所述的燃气电厂优化控制方法。

技术总结
本发明实施例提供一种燃气电厂优化控制方法及系统，属于燃气电厂技术领域。所述方法包括：采集目标燃气电厂的实时运行参数，并基于所述实时运行参数构建机组热平衡计算模型；基于预构建的燃烧辅助组分掺入方案对照库对所述热平衡计算模型进行修正，获得燃烧辅助组分掺入方案；执行所述燃烧辅助组分掺入方案，并监测执行过程中的机组运行信息；基于所述机组运行信息对所述燃烧辅助组分掺入方案进行实时修正，直到完成燃烧辅助组分掺入。本发明方案降低了机组在全工况的能源消耗，提高机组运行经济性。

技术研发人员：郑康东,李玉刚,丁建南,刘志坦,李水清,谭锐,高中天,曹炼博,姜悦辉,纪祥音,殷戈,张涛,严志远,周浩,闾城
受保护的技术使用者：国能浙江南浔天然气热电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24