大型火电机组网源协调先进控制技术研发及应用
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设备医生官方号
时间：2023-07-31浏览：45
该项目属发电机组自动化控制技术领域，涉及网源协调技术领域。在我国经济社会清洁发展和高质量发展的背景下，火电机组依靠发电售电的盈利能力受到限制。另一方面，火电机组对保障电力稳定供应、满足电网调频调峰需求有着重要意义。随着电力辅助服务市场的发展和逐步完善，通过提供高质量的辅助服务成为火电机组盈利的潜在增长点。
火电机组网源协调性能是保障高质量电力辅助服务的关键，而机组网源协调性能和常规热工控制性能存在相互影响，如因主汽压动态偏差大降低机组实际变负荷速率；又如常规功率控制难以兼顾功率调节快速性和控制稳定性进而引起功率振荡或辅助服务能力（一次调频、自动发电控制）下降；再如机组提供辅助服务（如自动发电控制变负荷）时，机组工况快速变化导致主要污染物如出口NOx浓度超限。以上种种表明，火电机组的网源协调性能和常规热工控制性能之间存在相互制约问题，机组网源协调性能的提升是一个系统性命题，需要综合考虑常规热工控制性能，以实现两者的协调优化、综合提升。
项目针对以上难题，以大型火电机组网源协调性能和热工控制性能协调优化为核心目标，设计了多种适用于工程的先进控制算法，并开发了一套网源协调先进控制装置，实现了快速变负荷下功率快速稳定控制、主汽压力平稳控制、喷氨大时滞优化控制，主要创新包括：
1、首次提出了一种基于IMC-PID的前馈-反馈功率控制策略，在基于PID的前馈-反馈功率控制系统中引入内模，解决了常规功率控制系统调节快速性与控制稳定性难以兼顾的难题，提高了火电机组自动发电控制的实时变负荷速率和控制精度。
2、首次提出了一种基于3级控制器串联和多模型预测控制的主汽压控制算法，将多模型预测控制器、锅炉主控、燃料主控配置为由外至内依次串联，有效改善了主汽压控制的鲁棒性，并提高了主汽压响应速度和降低了主汽压动态偏差。
3、首次提出了一种前馈-反馈结构的变参数预测控制喷氨优化策略，设计预测控制器为前馈-反馈结构，通过前馈部分降低入口NOx等扰动的干扰，通过反馈部分提高闭环调节速度，通过变参数环节设置提高预测控制鲁棒性，通过以上算法组合实现了出口NOx浓度动态平稳控制。
项目获授权发明专利1项，申请发明专利1项并获得受理通知书，发表论文5篇，出版专著2部。项目成果已在国家能源集团宝庆发电有限公司2×660MW超临界机组、大唐攸县2×630MW超临界机组、大唐石门2×300MW亚临界机组上进行了整体应用，显著提高了应用机组的网源协调性能及常规热工控制性能，为提高机组辅助服务竞争力、保障机组安全稳定、促进节能减排提供了有力支撑，有显著的经济效益和社会效益。应用项目成果，仅一年新增产值8442.73万元，创造利润2669.21万元，间接效益数亿元。
项目由中国自动化学会组织鉴定。东南大学沈炯教授、西安热工院杨新民等国内知名专家一致认为，项目成果技术创新性强，具有良好的经济、社会效益，达到国际领先水平，建议加大推广应用力度。
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