[发明专利]一种超临界火电机组机炉协调控制方法

说明书

本发明公开了一种超临界火电机组的直接能量平衡自抗扰协调控制方法。首先基于直接能量平衡的原理，构造热量信号与热量信号设定值用于主蒸汽压力回路控制。之后针对主蒸汽压力回路、中间点焓值回路及负荷回路分别设计自抗扰控制器，以减小煤质变化等不可测扰动对调节过程的影响。通过进一步在主蒸汽压力回路控制中引入时滞观测器，增强自抗扰控制器处理超临界火电机组大时滞对象时的性能。本发明的算法能在实现机组负荷大范围快速平稳跟踪的同时具有良好的扰动抑制性能。

技术领域

本发明涉及一种超临界火电机组机炉协调控制方法，属于热力过程自动控制领域。

背景技术

火电机组的协调控制是火电机组运行中最重要的问题之一，其核心是对锅炉侧的慢动态过程及汽轮机组侧的快动态过程进行协调，使机组的实际功率及时准确地响应电网的负荷需求，同时保证机组运行的安全及效率。

超临界燃煤火电机组具有效率高、排放低的优点，逐渐成为我国电力系统中的主力机型。但近年来，随着大量间歇性可再生能源并入电网，燃煤火电机组面临越来越严峻的调峰压力，对机组的快速调峰能力提出了更高的要求。超临界火电机组的被控过程具有大时滞大惯性、强非线性、多变量耦合的特点，使得基于常规PID控制器的机炉协调系统控制难以适应越来越严苛的调峰需求。

同时，由于入炉煤种复杂多变，但煤质的测量往往离线进行，无法用于实时控制，且煤质的不确定性变化对各被控参数的影响是个大时滞大惯性过程，更加剧了协调控制的难度。因此，设计既能克服煤质变化和时滞带来的扰动，又能快速响应负荷指令的机炉协调系统控制，对提高超临界燃煤火电机组的运行控制水平具有重要意义。

自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)是一种应对非线性系统不确定性的先进控制方法，其关键思想是将各种内部和外部扰动、系统的未建模动态、模型的未知动力学特性等视为“总扰动”，通过扩张状态观测器进行观测和补偿，从而保证不确定性下的控制效果。目前，ADRC控制器已逐渐在过程控制各领域获得应用，显示出很好的抗扰能力，但对于大时滞过程的控制效果仍有待改善。

发明内容

本发明旨在提供一种超临界火电机组机炉协调控制方法，该方法基于自抗扰控制原理，并结合时滞观测器改善大时滞过程的控制效果，提高系统的负荷响应能力。

本发明通过以下技术方案实现：

一种超临界火电机组机炉协调控制方法，所述超临界火电机组包括锅炉和汽轮机组，所述控制方法包括：

获取所述超临界火电机组的运行状态参数，所述运行状态参数包括给煤量现值u_p0、给水量现值u_h0、主汽调门开度现值u_g0、发电负荷值N_e、主蒸汽压力值P_T、汽轮机组第一级压力值P₁、中间点蒸汽压力值P_m和中间点蒸汽焓值h_m；

将所述超临界火电机组的发电负荷指令N_er作为设定值，分别得到对应所述发电负荷指令N_er的主蒸汽压力设定值P_Tr和中间点蒸汽焓值设定值h_mr；

获取锅炉给煤量曲线g(N)以及与锅炉给煤指令u_p相对应的锅炉给水量曲线f(u_p)，根据所述锅炉给煤量曲线g(N)得到所述发电负荷指令N_er对应的锅炉给煤量预调值g(N_er)；