一种IGCC电站自动发电控制系统及控制方法与流程

本发明涉及一种自动发电系统及控制方法，特别涉及一种igcc电站自动发电控制系统及控制方法。

背景技术：

自动发电控制(agc，automaticgenerationcontrol)，是发电机组在规定的出力调整范围内，跟踪电网调度机构下发的指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。或者说，自动发电控制(agc)对电网部分机组出力进行二次调整，以满足控制目标要求。

自动发电控制(agc)在电力系统正常运行状态下的基本目标是：

1)使发电自动跟踪电力系统负荷变化；

2)响应负荷和发电的随机变化，维持电力系统频率为规定值(50hz)；

3)在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交换功率为计划值；

4)对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率，对偏离预计的负荷，实现在线经济负荷分配；

5)监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求。

电厂agc控制系统主要由电网调度实时控制系统、信息传输通道、远动控制装置(rtu)、机组控制系统等组成。电网调度中心实时控制系统给出agc指令，并通过信息传输通道将此指令通过电厂的rtu装置传送到机组控制系统，同时机组的有功功率和agc投入状态信号通过rtu装置和信息传输通道送至电网调度中心的实时控制系统。

igcc电站是一个复杂的质量和能量转换的过程，igcc电站的各个系统之间存在很多关联，被控量很多，是一个耦合性强，非线性化程度很高的系统。协调各部分之间的质量和能量平衡，协调控制各部分的负荷和出力，使igcc电站所发出的功率与外界电网的功率需求保持一致，是igcc电站中的关键控制问题。

目前igcc电站采用的是燃气轮机跟踪气化炉的方式。机组负荷的调整通过调整气化炉负荷来实现，燃气轮机负荷控制在遥控方式，跟踪气化炉负荷。在此方式中，燃气轮机压力偏差经pid调节器，调节器的输出作为燃气轮机主控指令。

存在的问题主要有两方面:其一是气化炉的响应速度比燃气轮机慢，由于没有气化炉的蓄热，而只有气化炉燃烧率变化才能使合成气量变化，从而才能改变机组出力，这样适应负荷变化的能力较差，不利于机组变负荷和参加电网调频；其二是自动控制投运后与机组其他重要控制系统的协调问题，如与主汽温度控制系统、汽包水位控制系统、汽轮机主汽压力控制系统等。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种快速响应，稳定安全的igcc电站自动发电控制系统及控制方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种igcc电站自动发电控制系统，所述控制系统中的控制对象包括气化炉1通过合成气管路与煤气净化器2相连通，煤气净化器2通过合成气管路与压力饱和器3相连通，煤气净化器2和压力饱和器3相连通的管路上设有气化炉压力测量装置p1，压力饱和器3通过合成气管路及气化炉压力调节阀d1与动力岛4相连通；所述控制系统中的控制器包括气化压力控制器5、气化炉氧煤比控制器6、燃机燃料控制器7、负荷控制器8和协调控制器9，气化压力控制器5通过信号线与气化炉压力测量装置p1和进气化炉氧气调节阀d3相连接，气化炉氧煤比控制器6通过信号线与煤粉调节阀d2和气化压力控制器5相连接，燃机燃料控制器7通过信号线与气化炉压力调节阀d1和负荷控制器8相连接，负荷控制器8通过信号线同协调控制器9相连接，协调控制器9通过信号线与气化炉压力测量装置p1和气化压力控制器5以及机组功率信号，压力设定信号，负荷设定信号相连接。

所述的igcc电站自动发电控制系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)协调控制器9接收读取电网实时发电数据，计算电网发电需求，将电网发电需求与电站实时发电量进行比较，计算出电站需要升负荷或者降负荷的速率、偏差和目标值；

(2)协调控制器9对电网发电需求进行数据处理，将负荷信号分配给燃机燃料控制器7和气化炉氧煤比控制器6，协调控制器9负责接收外界的负荷需求信号，将负荷需求信号与实际机组发出的功率信号的偏差值分配给燃机燃料控制器7和气化炉氧煤比控制器6；

(3)气化炉氧煤比控制器6和气化压力控制器5通过电网负荷信号提前对气化炉1的负荷进行调节，然后根据压力饱和器3出口的合成气压力对气化炉1的压力进行调节，达到精准调整气化炉1负荷的目的；

(4)负荷控制器8根据收到的电网负荷信号调整进燃机合成气流量来调整电站发电负荷。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

1)由于igcc电站燃气轮机的响应速度很快，而气化炉的响应速度相对较慢，因此这种惯性时间常数的不同会导致气化系统合成气的压力波动很大。为了解决这个问题，特在气化炉的压力控制和常规联合循环负荷控制的基础上，为igcc电厂设置一个全局的控制器，来协调气化炉和常规联合循环控制系统的工作，以使igcc电厂既能快速满足相应外界负荷需求，又能使合成气的压力保持在一个稳定的范围内。在控制器中，核心为协调控制器，它负责接收外界的负荷需求信号，将这个信号与实际机组发出的功率信号的偏差值分配给燃机燃料控制器7和气化炉氧煤比控制器6，同时把外界的负荷需求信号输入给气化压力控制器5。

2)气化炉氧煤比控制器6通过这个负荷信号提前对气化炉的出力进行粗调，然后再根据饱和器出口的合成气压力对气化炉的出力进行微调。这样，在进行气化炉负荷调节过程中，由于引进了功率的信号，使气化炉的调节“提前”进行，就改善了气化炉控制系统的控制性能，提高了igcc电站的变负荷能力。

3)本发明采用气化炉和动力岛分开调节，同时进行的控制方法，减少了对气化炉和燃机的扰动，提高了igcc电站的运行稳定性和agc调节品质，充分发挥了igcc电站环保和发电效率高的特点。

附图说明

图1是本发明的发电控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细叙述。

参见附图1，本发明控制对象包括气化炉1和通过管路与气化炉1相连通的煤气净化器2和饱和器3，以及动力岛4，动力岛包含燃气轮机、蒸汽轮机以及发电机等设备。本发明设置的控制器包括气化压力控制器5，气化炉氧煤比控制器6，燃机燃料控制器7，负荷控制器8以及协调控制器9。气化压力控制器5通过信号线与气化炉压力测量装置p1和进气化炉氧气调节阀d3相连接，气化炉氧煤比控制器6通过信号线与煤粉调节阀d2和气化压力控制器5相连接，燃机燃料控制器7通过信号线与气化炉压力调节阀d1和负荷控制器8相连接，负荷控制器8通过信号线同协调控制器9相连接，协调控制器9通过信号线与气化炉压力测量装置p1和气化压力控制器5以及机组功率信号，压力设定信号，负荷设定信号相连接。

本发明实施方法：

通过电站能量管理系统读取电网实时发电数据，包括电网的agc指令信号以及频率信号等；

根据采集的信号进行数据处理和通讯质量判断，将电网发电需求与电站实时发电量进行比较，计算出电站需要升负荷或者降负荷的速率、偏差和目标值；

agc信号调节范围是电站额定负荷60％-100％，接收到电网agc指令后，首先通过协调控制器9发出指令分别给气化炉氧煤比控制器6和负荷控制器8来进行负荷调节；

气化压力控制器5调节气化压力稳定在3.0mpa气化炉氧煤比控制器6进行气化炉氧煤比的调节，调节范围0.9-1.2；

动力岛4运行达到额定负荷的60％后，由燃机燃料控制器7和负荷控制器8来控制动力岛负荷；

随着负荷变化合成气压力会造成一定的变化，这时通过气化压力控制器5来进行压力的调节使其稳定在正常范围即3±0.5mpa内，从而实现了igcc电站自动发电控制。

本发明首次提出了通过协调控制器9来进行气化炉1跟随动力岛4负荷变化，由负荷控制器8进行igcc电站的负荷控制，气化压力控制器5来进行合成气压力控制的自动发电控制方法，实现了igcc电站的快速变负荷能力，发挥出了igcc电站节能环保高效的技术特点。