本文關鍵詞：面向單元機組的爐機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制

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【摘要】：電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中發(fā)電機組運行與電網(wǎng)功率頻率調(diào)控是兩個相對獨立的控制目標,各有一套針對自身的優(yōu)化指標。發(fā)電機組以汽輪機和鍋爐的調(diào)節(jié)特性為基礎,以機組自身安全穩(wěn)定運行為控制目標,卻沒有考慮電網(wǎng)對汽輪機功率調(diào)節(jié)的高要求;電網(wǎng)調(diào)控以汽輪機功率調(diào)節(jié)和AGC功率調(diào)度為基礎,以滿足區(qū)域電網(wǎng)負荷需求和控制性能指標(CPS)為控制目標,卻沒有考慮鍋爐在滿足汽輪機能量需求時需要付出的代價。這是現(xiàn)有的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)下,需要解決的主要矛盾。為了從單元機組的角度考慮爐機網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制問題,對建立的包含無窮大電網(wǎng)、汽輪機、汽包鍋爐的單元機組模型進行小偏差線性化,并對線性化后的系統(tǒng)進行了頻率特性的分析,結(jié)果表明電網(wǎng)頻率和鍋爐主蒸汽壓力對閥門開度指令的響應頻段是完全錯開的,通過閥門開度指令這一單輸入信號,可以對電網(wǎng)頻率和主蒸汽壓力這兩個狀態(tài)目標同時進行控制優(yōu)化。在協(xié)調(diào)控制中,理想的汽輪機與鍋爐協(xié)調(diào)運行狀態(tài)是,當鍋爐能量狀態(tài)高時,若此時需要加大機組出力,則順勢多開閥門,加強鍋爐的能量供應,從而把主蒸汽壓力降下來;當鍋爐能量狀態(tài)低時,若此時需要減少機組出力,則順勢多關閥門,限制鍋爐的能量供應,等待鍋爐能量回升。而汽輪機參與電網(wǎng)功率需求調(diào)節(jié)能主動根據(jù)CPS指標對電網(wǎng)調(diào)節(jié)行為的要求調(diào)整自身的增減功率輸出的方式,不再被動地等待電網(wǎng)AGC系統(tǒng)的功率調(diào)度指令。以此思想為指導,設計了兩種面向單元機組的爐機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器,包括基于鍋爐能量狀態(tài)的開關控制器和以CPS指標為指導,同時考慮鍋爐主蒸汽壓力狀態(tài)的線性二次型最優(yōu)控制器,仿真結(jié)果表明這兩種控制器在單元機組模型上都有很好的表現(xiàn)。由于發(fā)電廠所有機組都是并列運行,機組與機組之間不存在耦合,因此,設想如果能夠在每一臺機組上實現(xiàn)優(yōu)化控制,每一個局部都實現(xiàn)最優(yōu)化,那么電網(wǎng)的全局最優(yōu)化就可以實現(xiàn)。在建立的包括了并列運行機組、區(qū)域間功率聯(lián)絡線、本區(qū)域AGC控制系統(tǒng)在內(nèi)的區(qū)域多機模型上,給所有并列運行的機組都添加單元機組爐機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器并仿真,結(jié)果表明了設想的正確性。仿真表明,雖然開關控制器在多機系統(tǒng)上的適應性不如最優(yōu)控制器,但在協(xié)調(diào)控制器作用下所有機組的主蒸汽壓力都得到了很好的抑制,而本區(qū)域的電網(wǎng)性能的評價也得到很好的改善,實現(xiàn)了源網(wǎng)雙贏的控制目標。
【關鍵詞】：爐機網(wǎng)協(xié)調(diào) CPS標準 單元機組 最優(yōu)控制 多機系統(tǒng)
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM73
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 電網(wǎng)評價指標研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 爐機網(wǎng)協(xié)調(diào)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡析14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-17
• 1.3.1 考慮實際擾動的單元機組模型及系統(tǒng)運行仿真15
• 1.3.2 基于CPS指標設計最優(yōu)性能指標函數(shù)15-16
• 1.3.3 爐機網(wǎng)系統(tǒng)特性及協(xié)調(diào)控制分析16
• 1.3.4 單元機組協(xié)調(diào)控制器設計及多機系統(tǒng)上的驗證16-17
• 第2章 單元機組模型與仿真17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 汽輪機一次調(diào)頻模型17-20
• 2.2.1 滑閥油動機模型17-18
• 2.2.2 汽輪機調(diào)節(jié)模型18-20
• 2.3 無窮大電網(wǎng)模型20
• 2.4 汽包鍋爐模型20-22
• 2.4.1 制粉燃燒過程動態(tài)模型21
• 2.4.2 鍋爐蓄熱動態(tài)模型21-22
• 2.5 單元機組整體模型動態(tài)仿真22-29
• 2.5.1 單元機組非線性模型動態(tài)仿真22-25
• 2.5.2 單元機組線性化及仿真25-29
• 2.6 單元機組擾動分析29-33
• 2.6.1 頻率擾動模型29-31
• 2.6.2 燃燒熱量擾動模型31-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 第3章 CPS指標下爐機網(wǎng)優(yōu)化目標及實現(xiàn)途徑34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制分析34-39
• 3.2.1 區(qū)域電網(wǎng)控制指標分析34-36
• 3.2.2 典型機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器對主蒸汽壓力的影響36-39
• 3.3 機爐協(xié)調(diào)控制分析39-43
• 3.4 爐機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)途徑分析43-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第4章 爐機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器設計48-67
• 4.1 引言48
• 4.2 基于鍋爐能量狀態(tài)的開關控制器設計48-55
• 4.2.1 開關控制律分析與設計48-50
• 4.2.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性討論50-51
• 4.2.3 開關控制器的效果仿真51-55
• 4.3 基于CPS標準的最優(yōu)控制器設計55-64
• 4.3.1 線性二次型最優(yōu)控制原理55-57
• 4.3.2 單元機組系統(tǒng)能控性討論57
• 4.3.3 基于CPS標準的最優(yōu)指標函數(shù)57-59
• 4.3.4 狀態(tài)加權系數(shù)對控制性能的影響分析59-64
• 4.4 開關控制器與最優(yōu)控制器的控制性能對比64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第5章 多機系統(tǒng)的控制效果驗證67-80
• 5.1 引言67
• 5.2 多機電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)67-72
• 5.2.1 區(qū)域多機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)67-68
• 5.2.2 區(qū)域間功率聯(lián)絡線模型68-69
• 5.2.3 自動發(fā)電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)69-70
• 5.2.4 區(qū)域多機系統(tǒng)狀態(tài)仿真70-72
• 5.3 不同控制器的多機系統(tǒng)適應性72-79
• 5.3.1 基于鍋爐能量狀態(tài)的開關控制器多機適應性仿真72-75
• 5.3.2 線性二次型最優(yōu)控制器多機適應性仿真75-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-81
• 參考文獻81-88
• 致謝88

【參考文獻】

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本文編號：1018576