基于凝结水节流调节预估的负荷控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于火电机组快速变负荷控制领域，特别涉及一种基于凝结水节流调节预 估的负荷控制系统及方法。
【背景技术】
[0002] 由于新能源电力具有间隙性、强随机波动等特性，大量风电、太阳能等新能源电力 的接入必定会对电网造成冲击，为了更好的保证电网安全稳定运行，我国需不断的提高火 电机组的快速变负荷能力。2009年华北区域电网两个细则的出台后，电网公司通过对发电 机组的AGC性能考核实施经济奖惩，AGC性能考核要求机组具有较快的调节速率、小的调节 偏差和短的响应时间。
[0003] 国内现有的火电机组快速变负荷控制中往往会造成燃料量过燃、汽轮机节流损失 增大、主蒸汽参数波动等问题，且机组功率响应速度和调节速率很难满足电网公司的需求。 为了进一步提高机组AGC性能指标，通过除氧器上水电动门调阀快速改变凝结水流量来实 现机组功率的快速调节，即：凝结水节流调节，然而此方法在工程实践中存在以下2个问 题：
[0004] (1)由于受到除氧器水位安全限制，凝结水节流调节只能暂时性的快速提高机组 功率，机组功率指令最终由原协调控制系统来完成。当凝结水节流调节与机组原协调控制 系统同时作用，凝结水节流调节作用会造成机组功率反馈值不能正确的反应出机组能量需 求，对给煤量指令造成干扰，致使机组在负荷调节过程中出现波动；
[0005] (2)同理，由于凝结水节流调节与原协调控制系统共同对机组功率产生影响，凝结 水节流调节负荷反馈回路中同样受到机炉协调作用的影响，造成凝结水节流调节系统的误 动作，不能达到充分挖掘其调节潜能的目的。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种基于凝结水节流调节预估的负荷控制系统及方法，其特 征在于，所述凝结水节流调节预估系统分别连接机组对象、除氧器上水电动门、凝结水节流 功率增量控制器和差值计算器；差值计算器连接原机炉协调控制系统；原机炉协调控制系 统再和机组对象连接，其中凝结水节流功率增量控制器和功率增量生成回路连接组成凝结 水节流功率增量控制系统；
[0007] 其中，机组对象的机组功率反馈值凡信号输出至差值计算器，机组对象的主蒸汽 流量Dst信号输出至凝结水节流调节预估系统；凝结水节流调节预估系统输出的功率增量 预估值A凡分别输给差值计算器和凝结水节流功率增量控制器，功率增量生成回路给出的 凝结水节流调节功率增量设定值△凡$输入给凝结水节流功率增量控制器；凝结水节流功 率增量控制器的控制输出量直接作用于除氧器上水电动门控制回路；除氧器上水电动门的 控制回路输出直接作用于阀门来改变机组凝结水流量Dw。，凝结水流量Dw。与主蒸汽流量Dst 一同作为凝结水节流调节预估系统的输入量，凝结水节流调节预估系统的输出的凝结水节 流调节功率增量预估值△凡与原机组功率反馈值\做差，其差值与机组功率指令共同作为 原机炉协调控制系统，通过改变汽轮机阀门开度、锅炉燃料量和给水流量对机组功率进行 调节，并将机组主蒸汽流量反作用于凝结水节流调节预估系统。
[0008] 所述凝结水节流功率增量控制系统中的功率增量控制器采用比例积分调节控制 器。
[0009] 所述功率增量生成回路包括第一信号保持器、第二信号保持器、第一差值计算器、 第二差值计算器、第三差值计算器、第一乘法器、第二乘法器和信号比较器；其中，
[0010] 第一信号保持器的输入信号为凝结水流量，触发信号为凝结水节流触发信号；第 一信号保持器被触发，使输出信号保持为输入信号；
[0011] 第一信号保持器的输出接入第一差值计算器和第二差值计算器；第一差值计算器 的另一输入为凝结水最低流量，输出连接至第一乘法器；第二差值计算器的另一输入为凝 结水最高流量，输出连接至第二乘法器；第一乘法器和第二乘法器的另一输入均为功率增 益系数，输出均连接至信号比较器；
[0012] 第二信号保持器的输入信号为机组功率反馈值，触发信号为凝结水节流触发信 号，输出信号连接至第三差值计算器；第二信号保持器被触发，输出信号保持为输入信号；
[0013] 第三差值计算器的另一输入为机组功率设定值，输出连接至信号比较器；
[0014] 信号比较器根据上述两个功率增益系数和一个机组功率设定值这3个输入信号， 选取3个输入信号的中间值作为输出信号，即为凝结水节流控制功率增量设定值；
[0015] 所述第一乘法器的输出信号为功率增量控制系统能承担的功率增量上限；第二乘 法器的输出信号为功率增量控制系统能承担的功率增量下限。
[0016] 一种基于凝结水节流调节预估的负荷控制方法，其特征在于，具体步骤为：
[0017] 步骤1 :初始化机组功率反馈值、机组功率设定值、机组功率增量预估值、机组功 率增量设定值；其中，
[0018] 初始的机组功率反馈值为系统未采取节流调节时的机组功率；
[0019] 初始的机组功率设定值为电网调度下发的机组功率指令；
[0020] 初始的机组功率增量预估值为0 ;
[0021] 初始的机组功率增量设定值为0 ;
[0022] 步骤2 :根据凝结水流量、机组功率反馈值和机组功率设定值，计算凝结水节流调 节功率增量设定值；
[0023] 步骤3 :功率增量控制器通过功率增量设定值和功率增量预估值调节除氧器上水 电动门回路的阀门开度，控制凝结水流量；
[0024] 步骤4 :凝结水节流调节预估系统根据凝结水流量和机组对象的主蒸汽流量，输 出功率增量预估值，所述输出值作为步骤2所需的输入，并与机组功率反馈值做差，其差值 与机组功率设定值共同输入到原机炉协调控制系统；
[0025] 步骤5 :原机炉协调控制系统根据步骤4中的差值和机组功率设定值，通过改变 汽轮机阀门开度、锅炉燃料量和机组给水流量对机组功率进行调节，并将机组功率反馈给 原机炉协调控制系统，将机组对象的主蒸汽流量作为步骤4中凝结水节流预估系统的输入 量；
[0026] 步骤6 :根据机组功率反馈值与功率增量预估值间的差值变化速率和除氧器水 位，确定控制状态。
[0027] 所述步骤2计算凝结水节流调节功率增量设定值包括：
[0028] 步骤201 :计算功率增量控制系统可承担的功率增量上限和功率增量控制系统可 承担的功率增量下限；具体方法为：
[0029] AN：P=kc?(D1：： -Dkc),ANdr"=K?(D^f-Dwc);
[0030]其中：
[0031] A Neup为功率增量控制系统可承担的功率增量上限；
[0032] A N/°?为功率增量控制系统可承担的功率增量下限；
[0033] ke为功率增益系数；
[0034] Dwc为凝结水流量；
[0035] At:'为凝结水流量最小值；
[0036] Atf为凝结水流量最大值；
[0037] 步骤202:当凝结水节流触发信号激活时，第二信号保持器对其输入的机组功率 反馈值进行保持，并将保持器输出的机组功率反馈值与机组功率设定值作为第三差值计算 器的输入，由第三差值计算器计算机组功率反馈值与机组功率设定值的差值；
[0038] 步骤203:比较步骤202中差值计算器输出的差值、功率增量控制系统可承担的功 率增量上限和功率增量控制系统可承担的功率增量下限，选择中间值输出，作为功率增量 设定值；
[0039] 所述凝结水节流调节触发信号当机组功率反馈值与功率增量预估值间的差值变 化速率小于5MW/min，且除氧器水位在安全区域内、功率增量设定值大于2丽、除氧器上水 电动门控制回路处于自动控制状态下即可激活凝结水节流调节作用。
[0040] 所述当机组功率反馈值与功率增量预估值间的差值变化速率大于15MW/min时或 者除氧器水位报警时，凝结水节流作用切除。
[0041] 本发明的有益效果为：
[0042](1)本发明的有益效果是采用基于凝结水节流调节预估系统的负荷控制方法后， 使得机组在负荷响应初期实现机组功率的快速调节；
[0043] (2)采用该方法后，避免了凝结水节流系统与原机炉协调控制系统间的相互干扰， 保证了机组功率的平稳控制
【附图说明】
[0044] 图1为基于凝结水节流调节预估的负荷控制系统；
[0045] 图2为凝结水节流功率增量设定值的生成回路；
[0046] 图3为凝结水节流调节功率增量控制系统；
[0047] 图4为900MW工况下凝结水节流调节预估系统验证曲线；
[0048] 图5为基于凝结水节流调节预估的机组功率控制效果。
【具体实施方式】
[0049] 本发明提供一种基于凝结水节流调节预估的负荷控制系统及方法，下面结合附图 和【具体实施方式】对本申请作进一步详细的说明。
[0050] 实施例1
[0051] 图1所示为基于凝结水节流调节预估的负荷控制系统，
[0052] 在除氧器上水电动门控制回路中，搭建基于凝结水节流调节预估系统的凝结水节 流功率增量控制系统。图1中，凝结水节流调节预估系统1分别连接机组对象6、除氧器上 水电动门5、凝结水节流功率增量控制器4和差值计算器8;差值计算器8连接原机炉协调 控制系统7 ;原机炉协调控制系统7再和机组对象8连接，其中凝结水节流功率增量控制器 4和功率增量生成回路3连接组成凝结水节流功率增量控制系统2 ;
[0053] 其中，机组对象6的机组功率反馈值凡信号输出至差值计算器8,机组对象8的主 蒸汽流量Dst信号输出至凝结水节流调节预估系统1 ;凝结水节流调节预估系统1输出的功 率增量预估值A凡分别输给差值计算器8和凝结水节流功率增量控制器4,功率增量生成 回路3给出的凝结水节流调节功率增量设定值AN/P输入给凝结水节流功率增量控制器4 ; 凝结水节流功率增量控制器4的控制输出量直接作用于除氧器上水电动门5控制回路；除 氧器上水电动门5的