[发明专利]一种汽轮机中压调门参与二次调频的控制系统

说明书

本发明实施例公开了一种汽轮机中压调门参与二次调频的控制系统，该系统使超临界机组在给定工况稳定运行时，中压调节阀节和高压调节阀均调至预设开度；机组负荷阶跃增加时，高压调节阀和中压调节阀的开度增加；机组负荷阶跃降低时，高压调节阀和中压调节阀的开度减小，高压调节阀和中压调节阀共同参与机组负荷响应；负荷响应完毕后，高压调节阀和中压调节阀均恢复至预设开度；所述中压调节阀的低限开度为23%‑38%，所述中压调节阀参与调节负荷的阀门里程为62%‑77%。本发明利用高压调节阀和中压调节阀共同参与二次调频负荷响应，提高了负荷的响应速率、精度，并缩小负荷响应时间，提升了超临界机组的二次调频性能。

技术领域

本发明涉及调频技术领域，尤其涉及一种汽轮机中压调门参与二次调频的控制方法及系统模型。

背景技术

气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统构成威胁。在这一背景下，世界各国以协约方式减排温室气体，我国由此提出碳达峰和碳中和目标，而发展低碳经济，重塑能源体系是实现上述目标的重要手段。

新能源的发展态势改变了能源结构，进一步引起了能源消纳问题，就目前状况而言已制约了电力行业的健康可持续发展，为此鼓励燃煤机组参与调频调峰是解决这一问题的关键所在。目前的发电厂的方案主要有厂侧协调控制逻辑进行优化、建设中间储能模块两个方案。

其中，虽然厂侧协调控制逻辑优化在一定程度上优化了协调逻辑算法，利用更为精简或者先进的算法提高了负荷的响应速率，但避免不了锅炉本身所带来的惯性和大迟滞特性，机组特性非线性等一系列问题；其次，现阶段的超临界机组的控制主要采用常规PID加前馈的方法，由于机组本身具有的多变量、强耦合和大延迟的特性，也限制了响应负荷的速度和精度；另外，提高负荷响应的速度也在一定程度上以牺牲设备的安全稳定运行为代价。

建设充放电蓄能单元，除了能够大幅度提高单元机组的负荷响应速率外也解决了设备本身的固有特性和多变量非线性因素，但进行投资建设或者改造需要大量的资金投入，其资本回报率并不高，对于建设新电厂可采用本方法，而已建的电厂除了考虑资本投入外还存在电厂空间布置等一系列问题。

为此本发明针对上述问题，提供了一种二次调频的控制方法及系统模型，使用该方法能提高机组负荷相应速率，同时在确保精度的同时保障设备的安稳运行。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种汽轮机中压调门参与二次调频的控制方法及系统模型，包括以下步骤：

超临界机组在给定工况稳定运行时，中压调节阀节和高压调节阀均调至预设开度；机组负荷出现阶跃增加时，高压调节阀和中压调节阀的开度增加；机组负荷阶跃降低时，高压调节阀和中压调节阀的开度减小，高压调节阀和中压调节阀共同参与机组负荷响应；负荷响应完毕后，高压调节阀和中压调节阀均恢复至预设开度；

所述中压调节阀的低限开度为23%-38%，所述中压调节阀参与调节负荷的阀门里程为62%-77%。

其中，当电网侧负荷指令改变时，所述负荷指令与实际负荷的差值信号经过负荷调节器输出汽轮机负荷指令，再经阀门流量修正函数后输出为阀门指令，所述阀门指令经过油动机和蒸汽流量传递函数后，再分别经过高压缸、中低压缸的中间容积传递函数，最后经由各缸体做功系数函数输出为电功率。

其中，所述负荷指令是指由自动发电控制系统发出并经过一次调频后输出的指令。

其中，所述中压调节阀在机组负荷低于40%时保持全开，在机组负荷高于或者等于40%时参与二次调频。

其中，所述中压调节阀和高压调节阀均采用负荷前馈控制。

一种汽轮机中压调门参与二次调频的系统模型，包括：一次调频模块、AGC负荷指令模块、主控制器、负荷前馈控制器、中调控制模块、求和模块、乘积模块、第一加法块、第二加法块、负荷惯性环节；