一种并网燃气发电机组恒功率输出控制方法

本发明涉及燃气发电机组控制领域，尤其涉及一种并网燃气发电机组恒功率输出控制方法。

背景技术：

1、用天然气、沼气、煤层气等燃气作为燃料的燃气发电机组已经广泛应用到我们日常生产当中，尤其是沼气发电的热电联产项目一直以来是国家扶持的绿色产业。燃气发电机组因其运行成本低，燃料便宜易得，常用在持续发电运行工况下应用，在一些燃气储量丰富的国家，常用天然气燃气机组组网，并网发电。

2、燃气发电机组并网发电中常用的一种运行工况为恒功率输出发电，即燃气机组在并网发电时要求输出功率值恒定不变，这样可以有利于燃气机组始终运行在最经济区域，电效率高，经济效益明显。

3、燃气机组从合闸并网到恒功率输出，是一个功率从零到目标设定值的功率升高过程，目前机组控制器一般为功率差驱动的全程pid控制方式来提升功率到目标值，功率提升过程中采用全程pid调节的方式来控制燃气发电机组的节气门开度，功率提升初期因为功率差较大，pid输出较大，节气门开度会有大幅度的调整，造成功率趋于目标值的过程中容易出现超调、功率震荡、功率过冲等现象，严重的会导致燃气机组无法恒功率输出，影响经济性以及机组的可靠性，现有方法在实践过程中发现pid参数的调整难度也较大。

4、本发明的目的是通过本发明的方法：功率由零到升高至趋近目标功率的过程中分段控制节气门开度，即第一段升功率阶段，采用直接线性控制节气门开度，实现功率的快速升高至趋近目标功率的位置且不超调；第二段稳功率阶段，采用传统pid调整功率至恒定目标值，因此时经过第一阶段调整，燃气发电机组输出功率已经接近目标功率，功率差值变小，此时的pid输出会相对柔和，节气门调节幅度较小，大幅度降低超调的风险，恒功率输出更加稳定可靠，从而来实现燃气发电机并网从零升高至目标值的过程中，避免功率过度震荡或过冲，保证了机组运行的可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：功率由零到升高至目标功率的过程中会分段控制节气门开度，即第一段升功率阶段，采用直接线性控制节气门开度，实现功率升高至接近目标功率的位置且不超调；第二段稳功率阶段，采用传统pid调整功率至恒定目标值，因此时经过第一阶段调整，输出功率已经接近目标功率，功率差值较小，此时的pid对节气门调节幅度变化小，降低超调的风险。

2、本发明是这样实现的：一种并网燃气发电机组恒功率输出控制方法，包括如下步骤：

3、步骤1：恒功率并网：将gcu设定为恒功率输出模式，设定输出目标功率值；

4、步骤2：发电机组起动升速至额定转速，发电机组与市电并网；

5、步骤3：线性和pid方式调节：

6、a)gcu读取预设在其内存里的不同功率下对应的不同节气门开度的map值m％；

7、b)第一段控制：gcu关闭pid调节节气门的功能，切换为线性控制节气门开度，此时gcu控制节气门按照设定的开启速度，从零负荷下以恒定的斜率k％/s开启至n％，n％＜m％，其中m％为设定的输出目标功率的节气门开启值，k为常数；

8、c)第二段控制：gcu关闭线性控制模式，切换为pid调节模式，此时gcu根据输出功率和设定的目标功率调节节气门开度；

9、d)如果gcu检测到第二段控制进行t时间内功率波动≤±wkw，gcu开始读取t时间内的节气门开度均值m％并替换map表格中该目标功率对应的m值；

10、如果gcu检测到第二段控制进行t时间内功率波动＞±wkw，gcu关闭pid调节，并发出pid调节失败警告，切换为节气门线性调节控制，节气门开度以r％/s的斜率调整，功率调整至目标功率值，r≤k/10，至发电机组功率输出稳定，人工调节pid参数，将节气门控制切换为修改pid参数后的pid控制模式，重复上述d)步骤的操作。

11、优选地，所述的不同节气门开度的map值m％是在发电机组制造厂家出厂测试时实验获得，机组出厂测试时进行负荷特性稳态试验，测试从0功率到额定功率下每提升10％稳态测试，将测试获得的功率百分比和对应的节气门开度数值填入下面的map表中。

12、优选地，步骤d)中人工调节pid参数的步骤为：读取gcu记录的故障数据流，即上一次第二段控制进行t时间内功率波动＞±wkw时发动机组输出功率数据，重新调整pid参数。

13、优选地，所述的n％＝0.9*m％，k值取2～5之间的任意数值。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

15、燃气机组并网恒功率输出时，通过对节气门控制线形调节加pid调节两段式调整，可以有效降低功率的震荡，提升稳定性。即使出现功率带载仍不稳定的情况，也可临时切换为线性控制模式使得功率临时保持稳定输出，降低意外风险，为技术人员赢得调试时间。另外，本方法中map表不同功率下对应的对应的节气门开度值具有自学习功能，可以根据客户现场的实际数值进行自学习。

技术特征：

1.一种并网燃气发电机组恒功率输出控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的并网燃气发电机组恒功率输出控制方法，其特征在于：所述的不同节气门开度的map值m％是在发电机组制造厂家出厂测试时实验获得，机组出厂测试时进行负荷特性稳态试验，测试从0功率到额定功率下每提升10％稳态测试，将测试获得的功率百分比和对应的节气门开度数值填入下面的map表中。

3.根据权利要求1所述的并网燃气发电机组恒功率输出控制方法，其特征在于：

4.根据权利要求1-3任一项所述的并网燃气发电机组恒功率输出控制方法，其特征在于：n％＝0.9*m％，k值取2～5之间的任意数值。

技术总结
本发明公开一种并网燃气发电机组恒功率输出控制方法，包括如下步骤：步骤1：GCU设定为恒功率输出模式，设定输出目标功率值，步骤2：发电机组升速至额定转速，并与市电并网，步骤3：a)GCU读取预设在其内存里的不同功率下对应的不同节气门开度的MAP值M％，b)线性控制节气门开度，从零负荷下以恒定的斜率调节接近至节气门开启值，c)开启PID调节模式，d)如果GCU检测设定时间内功率波动是否符合波动范围，如果符合则将设定时间内节气门开度平均值覆写MAP表中对应的该功率，否则进行线性调节并修改PID参数，并再次进行PID控制，大幅度降低超调的风险，恒功率输出更加稳定可靠。

技术研发人员：吕掌权,唐丽萍,马宇昊,王飞,冯国超,李军民,刘近平,郭文光
受保护的技术使用者：安阳工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16