[发明专利]一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法

说明书

本发明公开了属于热电联产机组变负荷控制技术领域的一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法。热电联产机组变负荷控制系统主要包括动态特性好的供热抽汽控制回路和稳态性能好的给煤量控制回路。通过采用联合供热抽汽调节和机炉协调共同作用的技术手段，实现了负荷响应起始段速率的大大加快，调节范围大、调节方式安全可靠等优点，而且不会对热用户产生影响，可有效缓解北方电网冬季火电机组调节能力不足的矛盾。

技术领域

本发明属于火电机组负荷控制领域，特别涉及一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法。

背景技术

提升传统燃煤发电机组的快速变负荷能力，可以显著改善机组参与一次调节的能力，对于保障电力系统安全稳定运行、提高电能质量具有十分重要的意义。尤其在当前大规模间歇式新能源接入的背景下，这种需求更为迫切。

火电机组一般采用机炉协调控制实现变负荷控制，其控制变量一般为燃料量与主蒸汽调门开度，但燃料量对机组负荷的控制具有大迟延特性，控制效果缓慢；而主蒸汽调门开度的调节受限于锅炉侧的蓄热有限，调节裕度不大。因此，尽管应用了诸多先进的智能控制策略，但燃煤火电机组的变负荷速率仍然难有大的提高，一般维持在额定负荷的1.5％/min。

对于热电联产机组来说，其热网中存在大量蓄热，这些蓄热可以保证供热抽汽流量在较短时间尺度上发生变化时，基本不会对热用户产生大的影响，但却可以显著影响机组的发电负荷。因此，供热抽汽流量对机组发电负荷影响大而快的特性决定了其可以成为机组协调控制很好的补充，用以克服机组锅炉侧的大迟延大惯性。

发明内容

本发明的目的是提出一种融合供热抽汽调节的热电联产机组的协调控制方法。所述热电联产机组变负荷控制系统包括三个控制通道：汽机主控通道负责维持机组主蒸汽压力稳定；供热抽汽调节通道和锅炉主控通道为负荷控制通道，分别保证机组负荷的动态特性和稳态特性；其特征在于：热电联产机组的协调控制具体包括：

1)包含3个控制量：燃料量、主蒸汽调门开度和供热抽汽流量；2个被控量：机组负荷与主蒸汽压力；其中供热抽汽流量通过单回路PID控制由供热抽汽蝶阀进行调节；

2)具有2个负荷控制回路，(1)供热调节回路具有调节速度快的特征，为主调节回路；(2)原协调控制中的燃料量调节回路调节速度慢但稳态精度好，为副调节回路；

3)新增的供热调节回路，其输入为负荷指令与实际负荷之间的偏差，控制器输出为供热抽汽流量，当机组负荷出现偏差时，供热抽汽控制器能根据偏差快速发出供热抽汽流量的控制指令，供热抽汽蝶阀根据指令快速动作，通过改变供热抽汽流量进而改变机组发电负荷，减小负荷偏差；

4)所述供热抽汽流量设定值与实际值之间的偏差为锅炉主控制器的输入，主调节回路动作后，锅炉主控制器会接收到供热抽汽流量偏差，并开始动作调节燃料量，除控制末期的机组负荷达到负荷指令外，供热抽汽流量还能恢复至原来的设定值。

所述热电联产机组变负荷控制的工作流程为：当机组发电负荷指令变化时，先通过主控制回路改变供热抽汽流量指令值，作用于供热抽汽调节蝶阀开度，改变供热抽汽流量及进入汽轮机低压缸作功的蒸汽量，迅速提供发电功率。同时，供热抽汽流量偏差送至原协调控制系统，改变增加燃料量，使机组总功率缓慢变化，同时逐渐恢复供热抽汽流量至初始值。

所述在燃料量控制通道中，主控制器输出的供热抽汽流量信号与机组额定供热作偏差送入副控制器，副控制器输出指令至给煤侧；。由于锅炉侧的大迟延大惯性，该通道的作用会相对缓慢，但最终会通过增减煤量使得机组达到目标负荷，同时供热抽汽恢复至额定值。

所述锅炉主控制器的参数整定与快响应控制系统的参数整定相似，要求具有快的动态响应；副控制器参数整定以缓慢变化，不造成对系统的扰动为目标，可采用比例度和大积分时间，甚至可采用纯积分作用