基于精准能量平衡与预测控制的协调控制系统优化

我国火电机组面临煤质煤种多变的问题,随着电网对AGC、一次调频要求的不断提高,火电机组需进一步提升机炉协调控制系统的适应能力。超超临界机组具有高效节能的特点,是目前提高火电机组热效率的有效途径,以超超临界机组机炉协调控制系统作为研究对象,构建了超超临界机组非线性控制模型以及入炉煤低位发热量的软测量方法,实现了锅炉输入热量、锅炉动态蓄能和汽机侧能量需求的精准平衡;并采用阶梯式预测控制算法取代常规的PID控制器,将前馈和解耦的控制思想融入预测控制算法中,进一步克服了系统强耦合、大惯性、大迟延特性对调节性能的影响,实现了机组在高效宽负荷范围的高效灵活运行。仿真结果表明,加入入炉煤低位发热量作为控制器前馈后,主蒸汽压力、中间点焓值、主汽阀开度等参数均能快速响应滑压运行需求,且有效降低被控参数的超调量;当煤质发生变化时,控制器能迅速调节给煤量,各参数能快速回归设定值,且超调量较小;基于精准能量平衡的阶梯式预测协调控制策略可以有效抑制煤质扰动及锅炉蓄能变化对机炉调节性能的影响,从而进一步提升主汽压力调节的快速性和平稳性。