一种适用于电力系统中长期稳定仿真的汽轮机模型

目前电力系统稳定仿真广泛使用的汽轮机模型是IEEE1973年和1991年公布的标准模型,该模型能反映汽轮机一定的特点,在多机系统仿真使用方便,但不能满足中长期稳定仿真的需要。而电站仿真机使用的模型能详细反映汽轮机的特点,但微分方程太多,无法应用与多机仿真。使用电站仿真建模的方法,建立适用于电力系统中长期稳定仿真的汽轮机模型。使用Eurostag仿真软件,在单机无穷大系统上,做了负荷阶跃减小30%、双回线的其中一条线路短路跳开、调门开0.02、三个仿真实验,并将仿真结果和IEEE的汽轮机模型进行比较,证明了本模型的正确性。

汽轮机阀门管理动态模型辨识方法研究

随着新能源发电占比大幅增大,电力系统电源从可预测的火电和水电变为随机性更高的新型负荷,即难以预测的风电和光伏发电,给火电机组实时平衡带来巨大挑战。汽轮机配汽阀门作为汽轮机中的最为核心的控制执行机构,对汽轮机平稳、安全运行以及频繁调峰调频能力意义重大。然而,阀门管理模型具有强非线性与动态性,传统辨识方法无法满足日益严苛的控制要求。因此,本文针对进汽段高压调节阀门管理模型辨识方法展开研究,将复杂整体模型描述为非线性修正与两个动态模型相互作用的简化模型进行阀门管理动态模型辨识。经实验验证,效果优于传统方法。

主蒸汽压力对汽轮机动态响应的影响研究

传统汽轮机模型将锅炉看作一无限大蓄热环节,并未考虑主蒸汽压力的变化,这使得主蒸汽流量仅为阀门开度的函数。然而,实际过程中主蒸汽压力会因锅炉蓄热状态以及汽轮机阀门开度变化会产生波动,并非处于恒定状态。因此若忽略主汽压影响,所建模型仿真精度将严重受限,本文在传统汽轮机模型基础上考虑主蒸汽压力变化因素,建立了更为精细的汽轮机模型,并通过仿真研究了主蒸汽压力对汽轮机动态响应的影响。

考虑锅炉影响的单再热式汽轮机仿真模型

建立精确的汽轮机模型对提高机组和电网稳定性有重要意义。考虑锅炉对汽轮机主蒸汽压力的影响,将锅炉的线性化增量模型加入汽轮机模型中,建立了单再热式汽轮机的改进模型。仿真及实测表明,改进模型和现有模型相比,在主蒸汽压力、电磁功率和功角等方面更符合实际情况,能更好地应用于电力系统稳定性分析。

回热器对汽轮机动态响应特性的影响研究

建立能够准确反映汽轮机动态响应特性的仿真模型对于汽轮机调节相关研究工作具有重要意义,但是汽轮机模型动态响应特性与模型结构具有直接联系,若模型结构过于简单,则无法反映真实特性,若模型过于复杂,则会增加建模工作难度,并且容易带来过拟合等其他问题。因此,本文以回热器部分为例,研究其存在与否对汽轮机整体响应特性的影响。本文利用传统汽轮机模型与带回热器汽轮机模型进行相关仿真,通过对比分析了回热器对汽轮机动态响应过程的影响及回热器的频域特性,并通过试验对相关结论进行了验证。

计及阀门非线性的汽轮机动态响应特性

随着电力系统中新能源渗透率的不断增高,火电机组所面临的调节任务不断加重,为维持电网稳定,汽轮机组必须更为频繁地调节对外出力。通常情况下,汽轮机功率主要由通过各级叶片的蒸汽流量有关,通过调节高调阀开度可以改变蒸汽流量从而调节机组功率。本文考虑了汽轮机实际运行中综合阀位指令与实际阀门开度之间的非线性关系,通过加入阀门非线性对传统模型进行了修正,并研究了阀门非线性对模型动态响应特性的影响。

计及回热器蓄热效应的汽轮机动态模型

在汽轮机带负荷运行中,回热器如同再热器一样对汽轮机的负荷响应特性有延滞效应,但传统的汽轮机模型对此未加考虑;该文基于机理建模思想导出了一个新的汽轮机动态模型,并讨论了给水回热系统动态蓄热效应对汽轮机的动态特性的影响。

用多变量模糊神经网络实现双抽汽轮机热电负荷的解耦控制

由于经典控制理论和现代控制理论分别在双抽汽轮机电、热负荷协调控制应用中的不足,提出了用模糊神经网络控制来实现解耦控制。以15MW双抽汽轮机为例,建立系统动态数学模型,并进行了模糊神经网络解耦控制的数字仿真。

汽轮机调速系统的非线性自适应控制

汽轮机汽门开度控制不仅对电力系统暂态稳定性的改善有着重要的作用,并且对抑制电力系统低频振荡和改善动态品质也有着极其重要的作用,汽轮机调速器的控制器设计通常是基于具有准确参数的理想汽轮机模型。考虑了汽轮发电机固有的非线性以及汽轮机参数的不确定性,基于微分几何学理论和自适应控制方法推导了汽轮机调速的非线性自适应控制律。仿真结果表明了通过该方法设计控制器的有效性和优越性。

适用于多种一次调频技术及工况变化的抽汽凝汽式汽轮机数学模型

火电机组是目前电力系统中重要的调频资源,其一次调频能力与汽轮机动态密切相关,但现有汽轮机动态数学模型无法准确反映火电机组在多种一次调频技术以及工况变化情况下的一次调频能力。为准确描述火电机组真实的一次调频动态,该文对汽轮机本体、回热抽汽管道及回热加热器的动态耦合特性进行机理分析,建立适用于主汽阀调节、凝结水节流和高加给水旁路调频技术的汽轮机动态模型;基于机组结构数据及分布式控制系统实测数据,提出跟随工况变化的模型参数在线确定方法;最后,以实际600MW机组为例进行模型验证与仿真分析。结果表明,汽轮机输出功率会受到汽轮机本体和回热系统动态耦合特性的重要影响,且不同工况下机组一次调频能力存在明显差异。该文模型能更准确地描述不同一次调频技术方案及不同运行工况下汽轮机的动态响应特性。

低温余热发电模型研究

根据系统动力循环原理以及氟里昂循环发电系统的特点,组建了小型低温余热发电系统模型,并对蒸发器、冷凝器、汽轮机模型等组件进行了设计。该模型在低温余热发电工程中具有推广价值。

机理与数据融合的火电机组建模方法

本文面向AGC、一次调频的灵活运行需求,通过机理与数据结合的方法,建立了超临界火电机组模型,并根据实际运行数据进行了参数辨识和校验,验证了模型的准确性,并对模型特性进行了分析,为火电机组后续的控制系统优化奠定了基础。

火力发电厂DCS性能实时监测平台

从热力学平衡角度建立了火力发电厂整个过程的动态模型,涵盖了锅炉侧和涡轮机,在整个过程模型的基础上,构建了具有关键状态变量在线估计和火力发电系统DCS性能评估功能的监测平台。该平台可以提供单位效率为每隔5s时间段的评估结果。模型验证通过从实际的300MW火力电厂的分布式控制系统导出的历史操作数据来执行。模拟结果与设备的设计值的比较显示了整个过程模型的高精度。监测平台还可以作为离线模拟器,以便在特定时间段和意外情况下对设备的操作进行二次检查。