[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明属于火电机组变负荷控制技术领域，特别涉及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。

背景技术

为保证电力系统的安全、稳定运行，并网运行的发电机组需时刻维持电网频率的稳定以及电网能量的供需平衡，因此机组需要不断响应电网的负荷指令来满足电网一次调频的要求。为鼓励机组快速响应电网调度要求，我国的电网公司已陆续出台考核细则对直调的发电机组进行考核与奖惩，提升机组的变负荷性能已成为关乎火电厂经济效益的重要因素。与此同时，大规模间歇式能源的接入使系统的调峰调频变得愈发困难，提升火电机组的快速深度变负荷能力已成为我国电源结构背景下的必然要求与不二选择。

传统的火电机组依赖协调控制系统实现机组的变负荷控制，其本质是通过给煤量与主汽门调节阀的协调配合来改变机组负荷，但受限于锅炉侧的大迟延大惯性，我国火电机组目前的变负荷速率一般为额定负荷的1％-2％/min。而对于兼顾发电与供热的热电联产机组来说，其运行在以热定电模式下，控制策略更加保守，其变负荷速率一般不超过额定负荷的1％，有些机组甚至直接退出协调控制改为手动控制，难以达到电网自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)要求。本发明设计了一种利用供热机组供热抽汽的火电机组变负荷控制方法，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

本发明的目的是提供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，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；

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；ΔD_h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。