面向单元机组的炉机网协调控制

发布时间：2017-10-12 12:02

  本文关键词：面向单元机组的炉机网协调控制

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【摘要】：电力系统的结构中发电机组运行与电网功率频率调控是两个相对独立的控制目标,各有一套针对自身的优化指标。发电机组以汽轮机和锅炉的调节特性为基础,以机组自身安全稳定运行为控制目标,却没有考虑电网对汽轮机功率调节的高要求;电网调控以汽轮机功率调节和AGC功率调度为基础,以满足区域电网负荷需求和控制性能指标(CPS)为控制目标,却没有考虑锅炉在满足汽轮机能量需求时需要付出的代价。这是现有的协调控制系统下,需要解决的主要矛盾。为了从单元机组的角度考虑炉机网的协调控制问题,对建立的包含无穷大电网、汽轮机、汽包锅炉的单元机组模型进行小偏差线性化,并对线性化后的系统进行了频率特性的分析,结果表明电网频率和锅炉主蒸汽压力对阀门开度指令的响应频段是完全错开的,通过阀门开度指令这一单输入信号,可以对电网频率和主蒸汽压力这两个状态目标同时进行控制优化。在协调控制中,理想的汽轮机与锅炉协调运行状态是,当锅炉能量状态高时,若此时需要加大机组出力,则顺势多开阀门,加强锅炉的能量供应,从而把主蒸汽压力降下来;当锅炉能量状态低时,若此时需要减少机组出力,则顺势多关阀门,限制锅炉的能量供应,等待锅炉能量回升。而汽轮机参与电网功率需求调节能主动根据CPS指标对电网调节行为的要求调整自身的增减功率输出的方式,不再被动地等待电网AGC系统的功率调度指令。以此思想为指导,设计了两种面向单元机组的炉机网协调控制器,包括基于锅炉能量状态的开关控制器和以CPS指标为指导,同时考虑锅炉主蒸汽压力状态的线性二次型最优控制器,仿真结果表明这两种控制器在单元机组模型上都有很好的表现。由于发电厂所有机组都是并列运行,机组与机组之间不存在耦合,因此,设想如果能够在每一台机组上实现优化控制,每一个局部都实现最优化,那么电网的全局最优化就可以实现。在建立的包括了并列运行机组、区域间功率联络线、本区域AGC控制系统在内的区域多机模型上,给所有并列运行的机组都添加单元机组炉机网协调控制器并仿真,结果表明了设想的正确性。仿真表明,虽然开关控制器在多机系统上的适应性不如最优控制器,但在协调控制器作用下所有机组的主蒸汽压力都得到了很好的抑制,而本区域的电网性能的评价也得到很好的改善,实现了源网双赢的控制目标。
【关键词】：炉机网协调 CPS标准 单元机组 最优控制 多机系统
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 电网评价指标研究现状10-11
• 1.2.2 炉机网协调研究现状11-14
• 1.2.3 国内外研究现状简析14-15
• 1.3 主要研究内容15-17
• 1.3.1 考虑实际扰动的单元机组模型及系统运行仿真15
• 1.3.2 基于CPS指标设计最优性能指标函数15-16
• 1.3.3 炉机网系统特性及协调控制分析16
• 1.3.4 单元机组协调控制器设计及多机系统上的验证16-17
• 第2章 单元机组模型与仿真17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 汽轮机一次调频模型17-20
• 2.2.1 滑阀油动机模型17-18
• 2.2.2 汽轮机调节模型18-20
• 2.3 无穷大电网模型20
• 2.4 汽包锅炉模型20-22
• 2.4.1 制粉燃烧过程动态模型21
• 2.4.2 锅炉蓄热动态模型21-22
• 2.5 单元机组整体模型动态仿真22-29
• 2.5.1 单元机组非线性模型动态仿真22-25
• 2.5.2 单元机组线性化及仿真25-29
• 2.6 单元机组扰动分析29-33
• 2.6.1 频率扰动模型29-31
• 2.6.2 燃烧热量扰动模型31-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第3章 CPS指标下炉机网优化目标及实现途径34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 机网协调控制分析34-39
• 3.2.1 区域电网控制指标分析34-36
• 3.2.2 典型机网协调控制器对主蒸汽压力的影响36-39
• 3.3 机炉协调控制分析39-43
• 3.4 炉机网协调控制实现途径分析43-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第4章 炉机网协调控制器设计48-67
• 4.1 引言48
• 4.2 基于锅炉能量状态的开关控制器设计48-55
• 4.2.1 开关控制律分析与设计48-50
• 4.2.2 系统稳定性讨论50-51
• 4.2.3 开关控制器的效果仿真51-55
• 4.3 基于CPS标准的最优控制器设计55-64
• 4.3.1 线性二次型最优控制原理55-57
• 4.3.2 单元机组系统能控性讨论57
• 4.3.3 基于CPS标准的最优指标函数57-59
• 4.3.4 状态加权系数对控制性能的影响分析59-64
• 4.4 开关控制器与最优控制器的控制性能对比64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第5章 多机系统的控制效果验证67-80
• 5.1 引言67
• 5.2 多机电力系统结构67-72
• 5.2.1 区域多机系统结构67-68
• 5.2.2 区域间功率联络线模型68-69
• 5.2.3 自动发电控制系统结构69-70
• 5.2.4 区域多机系统状态仿真70-72
• 5.3 不同控制器的多机系统适应性72-79
• 5.3.1 基于锅炉能量状态的开关控制器多机适应性仿真72-75
• 5.3.2 线性二次型最优控制器多机适应性仿真75-79
• 5.4 本章小结79-80
• 结论80-81
• 参考文献81-88
• 致谢88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 艾小猛;廖诗武;文劲宇;;多区域互联电网主要联络线AGC控制性能评价指标[J];电力系统自动化;2013年21期

2 吴瑞堂;韦万立;;合山电厂2129T超临界压力直流锅炉水冷壁在运行中发生爆管的原因分析及建议[J];广西电业;2012年05期

3 刘奇;刘斌;余涛;;基于CPS统计特性的自适应自动发电控制策略[J];电力自动化设备;2010年12期

4 余涛;周斌;;基于强化学习的互联电网CPS自校正控制[J];电力系统保护与控制;2009年10期

5 韩忠旭;周传心;张伟;马焕军;张传江;李丹;;超临界机组协调控制系统设计新方法及其工程应用[J];中国电机工程学报;2009年08期

6 莫耀伟;;1000MW超超临界燃煤机组锅炉爆管原因分析[J];华东电力;2008年02期

7 陈浩;周帆;董寒冰;;湖南电网A标准自动发电系统适应CPS标准的试验研究[J];湖南电力;2007年03期

8 高宗和,滕贤亮,张小白;互联电网CPS标准下的自动发电控制策略[J];电力系统自动化;2005年19期

9 田亮,曾德良,刘吉臻,赵征;简化的330MW机组非线性动态模型[J];中国电机工程学报;2004年08期

10 郭钰锋,于达仁;CPS在线计算的递推算法[J];中国电机工程学报;2004年05期

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本文编号：1018576