供熱機組儲能特性分析與快速變負荷控制.pdf

1、新能源電力大規(guī)模并網(wǎng)使電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻缺口問題日益嚴重。火電機組彈性運行是解決這一問題的有效措施?；痣姍C組的傳統(tǒng)運行重點關(guān)注安全、高效和環(huán)保等指標，而彈性運行的目的是實現(xiàn)機組快速、深度變負荷。在現(xiàn)有控制水平下，火電機組繼續(xù)提高變負荷速率，將導(dǎo)致燃料量、主蒸汽壓力等主要參數(shù)大幅波動，影響自身安全、穩(wěn)定運行。造成這一現(xiàn)象的本質(zhì)原因是鍋爐儲能容量有限，而燃料能量響應(yīng)過慢，來不及補充鍋爐儲能。因此，實現(xiàn)火電機組快速變負荷的關(guān)鍵是通過優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計

2、充分利用各個環(huán)節(jié)的儲能。
　　通過對火電機組鍋爐汽水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)儲能和供熱機組熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)中的熱網(wǎng)儲能，進行容量定量計算和頻率響應(yīng)特性分析，發(fā)現(xiàn)熱網(wǎng)儲能容量遠大于其他機組儲能，改變供熱調(diào)節(jié)蝶閥能快速改變機組負荷。且實驗表明短時間利用熱網(wǎng)儲能不會對采暖用戶造成可察覺影響。但是，供熱機組“以熱定電”的運行方式導(dǎo)致大量熱網(wǎng)儲能未被利用。綜合利用儲能的基礎(chǔ)是建立供熱機組控制模型。通過質(zhì)量和能量守恒分析，建立包含供熱調(diào)節(jié)手段的機組簡化

3、動態(tài)模型。然后，以工程中常采用的前饋和反饋控制為基礎(chǔ)，設(shè)計供熱機組協(xié)調(diào)控制方案。由儲能分析可知，對象多種輸入能量具有互補的尺度特性。如果將控制任務(wù)分解，就能實現(xiàn)“分而治之，優(yōu)勢互補”。基于這一多尺度思想，提出一種信號分解方法，將負荷指令或調(diào)節(jié)器輸出分解為尺度互補的信號。匹配分解信號的尺度和輸入能量的尺度，形成多尺度前饋和多尺度反饋協(xié)調(diào)控制方案。
　　研究工作得到以下結(jié)論和成果:
　　(1)通過機理分析，總結(jié)出一套供熱機組儲能

4、容量定量計算方法。該方法無需實驗，僅需機組設(shè)計數(shù)據(jù)和汽水熱力性質(zhì)數(shù)據(jù)。分析發(fā)現(xiàn):在空間尺度上，鍋爐儲能、熱網(wǎng)儲能、燃料能量三者容量依次增大;在時間尺度上，三者對機前壓力和機組負荷響應(yīng)時間依次增長。
　　(2)提出一種信號速率限制非線性多尺度分解方法。該方法可以將輸入信號按變化的幅度大小和速率快慢進行多尺度分解。
　　(3)建立了供熱機組簡化動態(tài)非線性模型。模型輸入包含兩類供熱調(diào)節(jié)蝶閥開度，符合工程實際。歷史數(shù)據(jù)驗證了模型的準

5、確性。
　　(4)在儲能多尺度分析和信號多尺度分解的基礎(chǔ)上，匹配不同尺度的控制任務(wù)與控制手段，提出多尺度前饋和多尺度反饋協(xié)調(diào)控制方案。仿真實驗表明，采用多尺度協(xié)調(diào)控制方案能夠提高供熱機組負荷響應(yīng)速率。
　　根據(jù)以上理論成果設(shè)計工程方案，并在LPS熱電廠進行現(xiàn)場實驗。實驗表明:采用該方案后，機組實際最大變負荷速率可達到4％Pe/min。這一速率遠超過電網(wǎng)規(guī)定的1.5％Pe/min，能夠有效緩解新能源電力大規(guī)模并網(wǎng)給電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻