[发明专利]基于背压连续可调的火电机组负荷控制系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于火电机组的调峰技术领域，具体涉及一种基于背压连续可调的火电机组负荷控制系统与方法。

背景技术

我国的能源结构布局中，火力发电占主导地位、匮乏平抑新能源电力随机波动性的电源。随着风电、太阳能发电等新能源电力的规模化开发利用，新能源电力消纳面临的问题和矛盾更加突出。为保障电力系统的安全、优质、经济运行，目前华北电网已出台了“华北区域发电厂并网运行管理实施细则”来考核并网发电厂的负荷、频率跟踪能力，若机组的跟踪能力达不到要求将对电厂实施高额的经济惩罚。因此，发展大型火电机组的调峰技术是我国解决能源电力问题的必由之路。

一直以来，火电机组的调峰问题主要依赖于机组的负荷控制系统（即协调控制系统），其基本原理即在保证机组稳定运行的前提下，通过主汽门调门的开度变化最大限度地利用锅炉侧的蓄热，快速响应电网侧的负荷要求。但锅炉侧的大滞后、大迟延特性使得炉侧的变化很难跟上汽机侧的调节，而且目前大参数火电机组均采用直流炉，其锅炉侧蓄热要远低于汽包炉，这更限制了火电机组实现大范围快速变负荷的能力。进一步改善火电机组的快速深度变负荷特性对于提高电网的稳定性、实现大规模新能源电力的接入具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对锅炉侧的大滞后、大迟延特性使得炉侧的变化很难跟上汽机侧的调节等不足，提出了一种基于背压连续可调的火电机组负荷控制系统与方法。

一种基于背压连续可调的火电机组负荷控制系统，其特征在于，该系统包括高压缸1、中压缸2、低压缸3、发电机4、凝汽器6、循环水泵7、控制系统15、凝结水泵16、锅炉8、循环水泵电机执行单元17和背压连续调节系统5，其中，

所述高压缸1、中压缸2、低压缸3、凝汽器6、凝结水泵16和锅炉8依次相连；

所述发电机4与低压缸3相连；

所述凝汽器6的循环水入口与循环水泵7的出水口相连，凝汽器6循环出水口与冷却水相连；

所述循环水泵7的进水口与冷却水相连，所述循环水泵7还与循环水泵电机执行单元17相连；

所述控制系统15、背压连续调节系统5及循环水泵电机执行单元17依次相连；

所述控制系统15由能量管理子系统9、分散控制子系统10和逻辑判断单元11组成，逻辑判断单元11分别与能量管理子系统9和分散控制子系统10相连；

背压连续调节系统5由背压保护子系统12、变负荷控制子系统13和最佳背压子系统14组成，背压保护子系统12分别与变负荷控制子系统13和最佳背压子系统14相连；

所述背压保护子系统12，通过接收所述分散控制子系统10输出的当前机组的实际负荷N(t)、循环水入口温度t_w1以及系统设定的背压上下限值计算得到循环水泵电机转速的上下限值；并将循环水泵电机转速的上限值α_max和转速的下限值α_min送入最佳背压子系统和变负荷控制子系统，用于确保机组在运行过程中背压不超限来保证机组的安全运行；

所述逻辑判断单元11，根据能量管理子系统9输出的中调负荷指令N₀和分散控制子系统10输出的机组实际负荷N(t)，判断本机组所处的工作情况是稳定负荷运行工作情况还是变负荷运行工作情况；

所述最佳背压子系统13，当逻辑判断单元11的判断结果为稳定负荷运行工作情况时，最佳背压子系统13启动运行，接收背压保护子系统12传递过来的循环水泵电机转速的上限值α_max和转速的下限值α_min，并从分散控制子系统10中读入实际负荷N(t)与循环水入口温度t_w1，用来计算得出循环水泵转速的最佳转速α_opt，并将计算得到的循环水泵转速的最佳转速α_opt，送入循环水泵电机执行单元17执行；

所述变负荷控制子系统，当逻辑判断单元11的判断结果为不稳定负荷运行工作情况时，接收背压保护子系统12传递过来的循环水泵电机转速的上限值α_max和转速的下限值α_min，以及能量管理子系统下发的中调负荷指令N₀，并从分散控制子系统10中读入实际负荷N(t)与循环水入口温度t_w1，用来计算得出机组变负荷控制所需的循环水泵电机转速α_var，并将计算得到的电机转速α_var送入循环水泵电机执行单元17执行。