The Development and Research on the Coordinate Control Strategy Between Turbine and Boiler in Fossil Power Plant

Based on the research on domestic and international automatic technical development in fossil power plant,the paper analyses the recent situation of the coordinate control system between turbine and boiler of domestic fossil Power Plant,provides the development thought of coordinate control system between turbine and boiler,and describes the application prospect in control system of fossil power plant combining with the application experience.

Coordinated Controller Tuning of a Boiler Turbine Unit with New Binary Particle Swarm Optimization Algorithm

Coordinated controller tuning of the boiler turbine unit is a challenging task due to the nonlinear and coupling characteristics of the system.In this paper,a new variant of binary particle swarm optimization （PSO） algorithm,called probability based binary PSO （PBPSO）,is presented to tune the parameters of a coordinated controller.The simulation results show that PBPSO can effectively optimize the control parameters and achieves better control performance than those based on standard discrete binary PSO,modified binary PSO,and standard continuous PSO.

Nonlinear inversion-based output tracking control of a boiler-turbine unit

The capability to perform fast load-following has been an important issue in the power industry. An output tracking control system of a boiler-turbine unit is developed. The system is composed of stable inversion and feedback controller. The stable inversion is implemented as a feedforward controller to improve the load-following capability, and the feedback controller is utilized to guarantee the stability and robustness of the whole system. Loop-shaping H∞ method is used to design the feedback controller and the final controller is reduced to a multivariable PI form. The output tracking control system takes account of the multivariable, nonlinear and coupling behavior of boiler-turbine system, and the simulation tests show that the control system works well and can be widely applied.

AUTOMATIC TUNING OF PID CONTROLLERS IN THE THERMAL POWER UNIT LOAD CONTROL SYSTEM

A method of measuring the interactions in a multivariable control sys-tem(MVCS)in time domain is defined in this paper.An intelligent decoupling com-pensator is designed in terms of the concept of fuzzy control,so that the auto-tuningof controllers’ parameters in a 2×2 MVCS can be turned into that of two independentsingle-loop control systems(SLCS).The method presented in the paper has success-fully been used in a simulation experiment on the automatic tuning of a coordinatedcontrol system(CCS)in the drum-boiler turbogenerating unit(DBTU)and the simu-lation results axe satisfactory.

Intelligent coordinated control of power-plant main steam pressure and power output

An intelligent coordinated control strategy has been proposed and successfully applied to a 300MW boiler-turbine unit i. e. Unit 1 of Yuanbaoshan power plant in China. Load following operation of coal-fired boiler-turbine unit in the power plant leads to changes in operating points which result in nonlinear variations of the plant variables and parameters. For the variation of operating condition and slowly varying dynamics, an intelligent control scheme has been developed by combining fuzzy self-tuning with adaptive control and auto-tuning techniques. As there exist strong couplings between control loops of main steam pressure and power output in the unit, a new design for static decoupler aimed at decoupling for setpoints and unmeasured pulverized coal disturbance of the system at the same time is presented. Satisfactory industrial application results show that such a control system has enhanced adaptability and robustness to the complex process, and better control performance and high economic benefit have been obtained.

基于改进无模型自适应控制的漂浮式海上风机转矩-变桨协调控制策略研究

针对漂浮式海上风机建模困难、频繁变桨造成的严重疲劳损伤等问题,提出一种基于改进无模型自适应控制的转矩-变桨协调控制策略。该策略不依赖漂浮式海上风机的数学模型,通过集成迭代学习控制策略改进无模型自适应控制方法,设计发电机电磁转矩和桨距角作为控制变量的多输入多输出控制器进行协调控制,允许非零度桨距角下风机用做动能缓冲,在平滑输出功率的同时减少变桨动作量。为证明所提出控制策略的有效性,在多种风场景下,与增益调度PI控制等方法进行了对比实验。结果表明:所提出的控制策略使漂浮式海上风机在满足发电功率平稳性的同时减缓了漂浮平台的俯仰运动,可有效降低漂浮式海上风机的疲劳载荷。

提升重型车辆起步性能协调控制策略

针对重型车辆起步响应性差的问题,根据车辆动力传动系统结构,基于GT-SUITE软件建立废气涡轮增压柴油发动机以及控制系统的仿真模型,并基于台架试验对仿真模型进行了校核,保证动力传动系统模型具有较高的仿真精度。通过仿真探究冒烟极限限制、液力变矩器耦合工作点对起步加速性能的影响规律,明确发动机和液力变矩器耦合特性对提升车辆起步性能的作用机理,以提升车辆0~32 km/h加速性能为目标,制定车辆起步协调控制策略,并基于搭建的动力传动系统仿真模型对提出的协调控制策略进行仿真验证。研究结果表明:采用提出的协调控制策略车辆从0 km/h加速到32 km/h的弹射起步时间为9.8 s,而常规起步车辆从0 km/h加速到32 km/h的时间为14 s,新提出的协调控制策略对提升重型车辆的起步加速性能具有显著的效果。

集群化发展模式下风电场预测、规划及控制关键技术综述

随着我国风电行业的快速发展,规模化发展风电对能源转型的推进至关重要。然而,由于风电场所处的复杂环境和高昂的建设运营成本等因素,集群化发展模式下的风电场面临着一系列技术难点和挑战。因此,文中针对集群化发展模式下风电场的建设和运营,重点总结了相关的预测、规划及控制关键技术。文中围绕风电场集群的关键技术与研究思路进行了归纳总结;针对风电场集群的特点,包括风资源量化表征与预测技术、多风电场协同优化规划技术以及多风电场控制与运行技术进行了详细探讨,对于每个技术领域,分析了当前的研究现状和取得的成果;最后,阐明了风电场集群建设和运营关键技术领域的发展趋势,并指出了待解决的技术难点,通过总结这些技术的研究成果为我国风电的规模化、集群化开发提供参考。

基于海上风力发电机组中虚拟飞轮储能系统的频率支撑协调控制策略

针对海上风力发电场并入电网导致电网等效惯量下降问题,提出基于海上风力发电机组(OWTs)中虚拟飞轮储能系统(VFESS)的频率支撑协调控制策略,并利用遗传算法优化VFESS吸收和释放功率的曲线。首先,OWTs采用宽转速运行控制方法形成VFESS,通过释放和吸收能量来短时支撑电网频率;然后,考虑负荷扰动、VFESS存储容量、同步发电机组一次调频时间等条件后,利用遗传算法优化VFESS释放和吸收能量的功率曲线,以实现电力系统频率跌落幅度最小、频率变化率最小的目标。最后,算例分析表明采用该方法的OWTs能提供短时频率支撑,减小电力系统低频减载装置动作次数。

微型燃汽轮机发电系统柔性协调控制策略

在微型燃汽轮机发电系统中,转速稳定对于微型燃气轮机的效率、运行安全十分重要,而负荷变化对燃气轮机转速稳定有很大影响。为此,提出了一种针对负荷变化的微型燃汽轮机发电系统柔性协调控制策略。策略将负荷变化引起的转速波动由燃气轮机和变流器共同控制,构成“机-电”协调控制。结果表明,在加快功率动态响应的同时,保障了控制策略的准确性,避免微型燃气轮机系统达到温度限制而转速失稳。

构网型风氢耦合系统电解槽轮值优化控制

针对制氢电解槽阵列能量分配效率偏低的问题,文中结合电解槽自身物理特性和整体系统要求,分析电解槽阵列输入功率与效率的耦合关系。构建多电解槽阵列的效率函数和约束条件,通过拉格朗日函数将其转化为无约束问题,以实现电解槽阵列功率自适应分配的控制,保证系统处于最优工作状态。在最优工作状态进行电解槽阵列轮值优化控制策略,提高电解槽的使用寿命。考虑风电功率波动情况,提出构网型直驱风电机组,提高并网点的电压和频率稳定性。最后通过MATLAB/Simulink搭建的风氢耦合模型进行验证,与传统能量分配方式相比,该方法可以明显提升电解槽阵列协调工作效率,同时也增加了电解槽的使用寿命,为风电的大规模制氢提供了有效途径。

基于堆机协调的汽轮机停机顺控方案

文章针对传统汽轮机停机顺控存在的问题,提出了基于堆机协调的汽轮机停机顺控方案.通过实施与应用,验证了该方案的有效性,并评估了其优势与局限.研究结果表明,基于堆机协调的汽轮机停机顺控方案能够实现高效的停机顺序调度,优化能源利用,并提高停机操作的安全性和可靠性.

印度TALWANDI电厂3×660MW机组协调控制策略及其实践

通过对印度TALWANDI电厂3×660MW机组协调控制策略的设计和实践,分析了该协调控制策略的特点和优、缺点。采用这种双偏差(负荷、主汽压)控制回路策略,高质量地完成了合同中规定的2台机组负荷变动试验,机组变负荷过程平稳,主要控制参数指标如负荷、主汽压和变负荷速率均能满足合同中的技术标准。

基于风电机组频率主动支撑的多时间尺度调频控制策略

针对大规模风电经特高压直流外送系统送端惯量降低、调频能力下降等问题,提出了一种双馈风电机组与同步机组共同支撑送端系统频率的多时间尺度协调控制策略,有效提升了系统频率稳定性。根据同步机组调频备用容量与扰动功率分析了不同场景下送端系统的频率调节需求,提出了计及调频死区的双馈风电机组频率主动支撑多时间尺度协调控制策略,通过限幅环节及切换逻辑的合理设计实现了变速控制与桨距角控制的协调配合。基于同步机组备用容量设计了双馈风电机组的调频死区值,使其能够针对不同场景自适应切换惯量支撑和一次调频作用,实现调频资源的优化利用。然后分析了双馈风电机组与同步机共同参与频率调节的动态响应过程,进一步证明其优越性。最后,基于RTLAB实时数字仿真平台搭建了大规模风电经特高压直流外送系统仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。

火电机组脱硝改造后的控制优化

本文对火电机组进行脱硝改造后的控制关键技术,主要包括二次风系统控制策略完善、燃烧系统整体控制策略完善、供热控制方式的控制完善等进行了总结,同时,针对脱硝系统对机组协调控制的影响,本文提出了对锅炉主控、煤质校正、汽轮机主控、变负荷前馈控制、送风及引风控制、一次风控制、磨煤机冷热风挡板控制等主要控制回路的优化措施。

某型汽轮燃油泵控制系统故障分析

为提升蒸汽轮机推进系统的可靠性和维护效率,以某型汽轮燃油泵控制系统为例,对系统的组成和工作原理进行分析,并对该型装备具体故障实例进行剖析。在此基础上,提出故障产生的原因和解决要点。研究成果可为汽轮燃油泵控制系统故障预防和维修提供一定参考。

APC在锅炉及发电控制系统的应用

循环流化床锅炉(Circulating Fluidized Bed Boiler,以下简称CFB锅炉)燃烧系统具有非线性、滞后性以及强耦合性等特点。常规自动化控制只适用于一定负荷条件下,而对变负荷及煤质变化等适应性差,不能满足用汽负荷变化速度。APC(Advanced Process Control)先进过程控制系统的应用,不同于常规单回路控制,具有比常规PID控制更好的控制效果,使优化结果始终处于安全允许的范围内,确保CFB锅炉及发电系统运行的安全性,同时,根据负荷和煤质的变化,综合考虑各种干扰,优化配风和给煤,使系统有较高的运行效率。

燃气-蒸汽联合循环发电机组蒸汽旁路压力控制的研究

蒸汽旁路压力控制策略研究的目的是在机组启动、停止、锅炉并退汽过程中及机组甩负荷或跳闸时实现蒸汽旁路系统全自动控制和蒸汽压力保护。依托于国外某燃气-蒸汽联合循环发电厂两台机组的蒸汽旁路系统的调试和优化,对机组启、停及运行过程中蒸汽旁路的几种压力控制方式及控制问题分析进行描述。旨在为同类型或相似类型发电机组的旁路控制系统组态或系统优化提供帮助,并为带中间再热、蒸汽母管制的汽轮机发电机组的旁路控制策略设计提供参考。

GA-based nonlinear predictive switching control for a boiler-turbine system

In this paper, the problem of designing a controller for a highly coupled constrained nonlinear boiler- turbine system is addressed with a predictive controller. First, a nonlinear predictive control is implemented by genetic algorithm. Second, to guarantee fast output stabilization, an H-infinity fuzzy state-feedback tracking control is applied with a designed switching principle. The success of such a control structure is based on taking advantage of the optimal input sequence derived from the nonlinear predictive control based on artificial intelligent while ensuring a fast decay of the steady state error. Simulation results of the proposed design are given to illustrate its effectiveness and compared to other control schemes.