基于热电负荷转换模型的热电联产机组快速变负荷控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108708775A(43)申请公布日2018.10.26(21)申请号201810427678.6(22)申请日2018.05.07(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人王玮曾德良刘吉臻田亮(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝(51)Int.Cl.F01K13/02(2006.01)F01K17/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称基于热电负荷转换模型的热电联产机组快速变负荷控制方法(57)摘要本发明公开了属于火电机组变负荷控制技术领域的一种基于热电负荷转换模型的热电联产机组快速变负荷控制方法。该方法是将供热抽汽调节与传统协调控制策略相结合的控制策略，变负荷初期的负荷变化主要由供热抽汽流量调节承担，随着燃料量调节作用的逐渐发挥，供热抽汽流量开始出现反调直至回复初始值；到变负荷控制末期，供热抽汽流量对负荷的控制作用逐渐消失，负荷变化完全由燃料量调节完成。通过供热抽汽蓄热调节与机炉协调相结合，系统无论从初始阶段的响应时间，中间过渡阶段的响应速率，以及最终稳定阶段的调节精度都有所提升优化，本发明既能保证机组运行的安全性，又能改善机组的变负荷特性，对于新能源电力的接入，提高电网的稳定性。CN108708775ACN108708775A权利要求书1/2页1.一种基于热电负荷转换模型的热电联产机组快速变负荷控制方法；该方法是将供热抽汽调节与传统协调控制策略相结合的的控制策略，利用供热抽汽对机组负荷影响的快速性提升机组的负荷响应速率，在变负荷控制末期被“借用”的那部分供热抽汽得到恢复，以保证供热质量；其特征在于，具体包括：1)热电联产机组有两个负荷控制回路:负荷控制回路(1)和负荷控制回路2；第一负荷控制回路1为由机炉协调控制器、给煤机出口蝶阀、被控对象以及机组出力测量装置组成的燃料量调节回路；第二负荷控制回路(2)为由供热抽汽调节控制器、供热抽汽调节蝶阀、被控对象以及机组出力测量装置组成的供热抽汽控制回路；其负荷控制回路的控制量为供热抽汽蝶阀开度；2)供热抽汽控制回路控制器的输入为负荷指令与实际负荷的偏差；3)燃料量控制回路的控制器的输入＝负荷指令-实际负荷指令+供热抽汽流量改变导致的负荷变化量，其中供热抽汽流量改变导致的负荷变化量由建立的热电负荷转换模型确定；4)供热抽汽控制回路控制器的输出要经过限幅模块，该限幅模块由机组的热电负荷运行安全区决定，以保证机组运行在安全范围内。2.根据权利要求1所述一种基于热电负荷转换模型的热电联产机组快速变负荷控制方法；其特征在于，所述热电负荷转换模型经试验验证，用一阶惯性环节描述如下：公式中，ΔN为机组负荷变化量；ΔDh为供热抽汽量变化量；K为比例增益，可利用热电耦合静态特性，计算供热抽汽流量增量导致输出功率前后的差值，其比值即为比例增益K；T为时间常数，利用试验方法确定；s代表供热抽汽流量变化对机组负荷变化的影响特性模型在s域上的传递函数模型；其时间常数T为10-20s，在此范围内的取值基本不会对控制效果产生实质性的影响；其K值通过利用机组的热平衡图通过静态计算获得，根据机组的热平衡图，其300MW机组的K值经计算为—0.13。3.根据权利要求1所述一种基于热电负荷转换模型的热电联产机组快速变负荷控制方法；其特征在于，所述步骤4)中，限幅模块是根据供热机组安全运行区而定的；供热机组发电负荷的安全运行区域是由最小凝汽工况下的热电特性曲线、最大供热工况曲线以及汽轮机负荷共同决定的闭合区域；在供热一定的情况下，机组输出功率范围同时受汽轮机最大和最小出力以及最小凝汽工况限制，且与供热抽汽流量变化成反比关系；在定工况下，供热抽汽流量的变化也是有限制的，升负荷时供热抽汽流量变化范围为[0,Dh0]，降负荷时变化范围为[Dh0,f(Dfw)]，Dh0为初始供热抽汽流量，f(Dfw)为最小凝汽工况函数。4.根据权利要求1所述一种基于热电负荷转换模型的热电联产机组快速变负荷控制方法；其特征在于，所述热电联产机组快速变负荷控制流程为：当机组负荷偏差出现时，供热抽汽控制回路会快速动作，通过控制供热抽汽蝶阀的开度，改变供热抽汽流量，进而影响进入低压缸作功的蒸汽量，实现对机组负荷的快速调节；同时，燃料量控制回路也会接收到负荷偏差，而且由于其控制器的输入为负荷指令与实际负荷的偏差再叠加上供热抽汽流量变2CN108708775A权利要求书2/2页化引起的负荷变化，此设计一方面确保机组提供的燃料量满足负荷控制全部的能量需求，另一方面使供热抽汽控制回路在控制末期将供热抽汽流量恢复至原来的额定值。3CN108708775A说明书1/4页基于