基于前馈增益调度的火电机组协调控制及应用

电力系统结构转型对燃煤发电机组提出宽负荷范围内快速调峰的需求,但机炉协调系统具有强非线性、大惯性和未知扰动,传统的比例-积分-微分(PID)控制适应机组大范围变工况能力较弱,在非设计工况及未知扰动下控制品质有待提高。针对上述问题,提出一种基于前馈增益调度的自抗扰协调控制策略,利用前馈信号提高系统适应负荷变化的能力,通过改进的自抗扰控制器提高系统的设定值跟踪和抗扰能力。仿真与现场试验结果均表明提出的协调控制策略能够获得良好的控制效果,保证机组的高效运行。

基于虚拟发电厂的火电机组厂级负荷两级分配方法研究

在新能源与火电结合发电中,虚拟电厂可以对电网需求侧进行调节,以减缓新能源发电的波动,起到消纳的作用。在虚拟发电厂概念下以火电厂和风电场作为一个整体,研究机组的负荷优化分配方法,建立了既考虑快速性又兼顾经济性的多目标厂级负荷优化分配数学模型,通过调整各目标函数的权值以满足不同情况下的目标需求,利用捕食遗传算法对数学模型进行求解,该方法改善了遗传算法收敛速度较慢的缺点,最后通过仿真进行试验分析。试验仿真结果验证了模型的有效性,提高了系统对风电的消纳能力。

提高协调控制系统调节品质的研究

针对协调控制系统缺陷，提出ＰＴｎ模块采用分段、变参数控制，负荷指令前馈信号采用ＰＤ控制规律实现微分时间和强度变参数控制，主蒸汽压力控制器实现积分分段、微分时间和强度变参数控制，在磨煤机一次风量设定值控制回路上引入负荷指令的微分前馈信号等改进措施，大大改善了协调控制系统调节品质，提高了协调控制系统对外界负荷的响应能力和升、降负荷速率，有效抑制了主蒸汽压力的超调，扩大了协调的投运范围。

大型火电机组协调系统的双线性自抗扰控制

针对大型火电机组参与电网调峰调频而常处于变负荷工况运行的特点,传统的PID协调控制策略难于满足系统要求,以某600 MW超临界机组为对象,设计了以"炉跟机"为基础的协调系统的双线性自抗扰控制(LADRC)。利用观测器观测的扩张状态补偿系统內外扰动,针对锅炉侧的迟滞对锅炉LADRC增加了前馈补偿;基于Matlab编写LADRC控制算法,借助该机组的全范围仿真机开展变负荷扰动仿真实验。结果表明,该协调系统LADRC对负荷和主汽压力的抗扰控制效果优于PID控制。该算法整定参数少,易于工程应用。

协调控制方式下锅炉前馈模型比较

目前,火电厂普遍采用的机炉协调控制系统是将汽轮机与锅炉作为一个整体进行控制,这就要求机组在运行时既要考虑到对负荷变化的快速响应性,充分利用锅炉蓄热,响应负荷的变化,又要兼顾自身的安全稳定运行,不可过度利用锅炉的蓄热,故要处理好这2方面的矛盾。由于锅炉目前还存在固有的迟延性,将会严重影响电网负荷响应的速度。针对解决锅炉固有缺点的3种前馈方式进行了仿真试验比较,分析了各种方式的优劣性能,为实际生产提供理论依据。

隔离型交-直流固态变压器前后级协调控制

固态变压器(SST)广泛采用双向全控整流器与隔离型DC/DC变换器前后级级联结构,负载扰动时,线性化模型响应速度慢且级间电压动态波动变大,采用非线性控制中的功率预测控制策略对上述问题进行改进,并研究了SST前后级协调控制策略。最终提出基于功率预测间接前馈协调控制策略,将功率预测控制应用于两级级联系统并加入功率间接前馈协调控制实现对两级级联系统的协调控制,以改善系统动态性能和稳态性能。通过仿真和实验验证了功率预测间接前馈协调控制策略的优越性和可行性。

基于电网侧扰动的水轮机组动态特性分析

以水轮机组为研究对象,在其简化模型和典型模型的基础上,分析了电网侧功率引入水电机组后,输出机械功率的动态特性。结果表明:由于水电机组功频调速控制系统的机械功率反馈通道变成电功率前馈通道,导致水电机组的系统阻尼降低,在低频带或超低频带内存在共振频率,使得振幅变大。证实了水电机组系统和火电机组一样,也能成为电力系统低频振荡的功率来源。

基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统协调控制

由于双PWM变换器的永磁直驱风电系统在常规控制策略下,当风速变化时,存在直流侧电容电压波动较大、控制系统的响应速度较慢的现象,提出有功功率前馈补偿协调控制策略。将发电机侧瞬时有功功率作为前馈信号送到网侧变换器功率控制内环,对有功功率变化扰动直接调节,协调控制双PWM变换器两侧有功功率,实现瞬时有功功率平衡,有效抑制直流侧电压的波动,同时加快控制系统的响应速度。在此基础上,在前馈控制通道中加入补偿环节,进一步提高前馈控制效果。并通过对比仿真,验证了控制策略的正确性和有效性。

火电机组直接能量平衡DEB控制策略分析及优化

火电机组直接能量平衡是建立在能量平衡概念基础上的一种机、炉协调控制策略。随着电网对机组变负荷性能的要求越来越高,以及锅炉燃用的煤种变化较大、燃煤掺烧等因素,传统DEB控制逐渐暴露出存在的一些不足。介绍了一种DEB控制策略改进方法,采用新的前馈方式和智能变负荷超调,引入燃煤热值系数进行修正,并采用PID变参数控制。现场试验表明,这些措施解决了原先煤量指令落后负荷指令、变负荷超调适应性不足、无法主动响应燃煤品质变化等问题,有效提高了机组整体负荷变化能力。

大型火电机组协调系统的线性自抗扰控制

针对大型火电机组协调系统的非线性、变参数和多变量强耦合特性,以及机组参与电网调峰调频常处于变负荷工况运行的特点,为提高协调系统的控制性能,以某660MW大型火电机组协调系统为对象,设计了协调系统的线性自抗扰控制器(LADRC),针对锅炉侧的迟滞对锅炉LADRC增加了前馈补偿,同时利用扩张状态观测器以消除内外扰动对系统的耦合影响。在超临界机组全范围仿真平台上,分别采用原PID控制器和改进的LADRC进行降负荷扰动仿真。结果表明,改进后的LADRC控制器对负荷和主汽压力的抗扰控制效果优于PID控制器。改进算法简单,整定参数少,并易于工程应用。

基于SOC下垂控制的独立直流微电网协调控制策略研究

储能系统(ESS)作为独立直流微电网的关键组成部分,其主要由多组储能单元(ESUs)组成。针对多组ESUs荷电状态(SOC)均衡速度较慢,在SOC均衡过程中会产生母线电压偏差问题,提出一种改进SOC下垂控制策略。首先,该控制策略根据各储能单元(ESU)的充放电状态和SOC值寻找最优下垂曲线,合理分配负荷功率,减小母线电压偏差。然后通过确定主储能单元进行功率再分配,并在允许范围内动态调整下垂系数,使系统快速收敛到均衡状态,进一步减小该过程中产生的母线电压偏差。此外,考虑当ESS因满充等原因退出运行时,ESS稳压变为光伏系统稳压,光伏系统由变步长MPPT控制切换为带有前馈补偿的下垂控制,确保母线电压稳定和微电网安全运行。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制策略可在保证SOC快速均衡的前提下,减小母线电压偏差,维持独立直流微电网的稳定运行。

MMC型UPFC串联换流器改进前馈协调控制策略

针对目前模块化多电平变换器(MMC)型统一潮流控制器(UPFC)无法同时考虑精度和响应速度的问题,提出了考虑新型MMC型UPFC串联换流器的改进前馈协调控制策略。首先在分析MMC型UPFC结构的基础上,以二维运行平面图为工具,对UPFC主要构成部分建立潮流模型,以确定各部分功率运行范围及可控变量,阐述控制原理。然后,提出适用于UPFC串联换流器的前馈协调控制策略,使UPFC具备良好的动态性能;最后,基于PSCAD建立220 kV双端系统模型进行实验验证,结果表明所提控制策略可在不同工况下有效提升系统的控制速度、稳定性及精度。

盘山电厂600MW机组主蒸汽压力控制分析

分析了盘山电厂600MW机组协调系统原设计与改造后的主蒸汽压力控制,着重介绍了炉跟机协调中的功率指令前馈。协调系统改造以后,机组的负荷控制及主蒸汽压力控制的稳定性都有所改善。文章还提出了在分散控制系统(DCS)中引进先进算法(如自适应和预估控制等)的建议。

UPFC并联变换器协调控制策略研究

针对统一潮流控制器(UPFC)在调节电力线路潮流过程中存在的功率不平衡引起的UPFC接入点电压和直流电容电压波动问题,通过构建UPFC的数学模型,设计并联变换器电流解耦控制器,根据功率平衡原理推导出稳压控制的电流前馈补偿量,提出改进的并联变换器协调控制策略,将得到的前馈补偿量引入到并联变换器有功和无功控制系统中,为实现单位前馈采用移动前馈补偿点和增加前馈补偿函数方法,来改善补偿效果。通过MATLAB搭建含有UPFC的500 kV交流输电系统仿真模型,结果表明,相比改进前的协调控制策略,所提控制策略既满足了有功无功潮流相互协调控制要求,又提高了输电系统对电压的支撑能力(接入点电压和直流电容电压波动已分别降低至6.7 kV、1.1 kV),系统对直流电容的输出响应时间也缩短了0.5 s。

统一潮流控制器并联变换器虚拟惯量控制策略

针对统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在调节电力系统线路潮流过程中存在的功率不平衡引起的UPFC接入点电压、直流电容电压波动问题,构建UPFC的数学模型,设计稳压控制电流前馈,提出基于虚拟惯量的UPFC并联变换器控制策略,通过引入UPFC电容虚拟惯量,在并联变换器电压外环的基础上设计UPFC电容虚拟惯量控制环,以电网实际频率为输入量,降低潮流控制过程中的电压波动;为加快UPFC直流侧电容电压控制速度,将前馈补偿点进行了改进,在并联变换器dq轴有功无功分量控制环路中加入改进的前馈量,改善功率协调控制效果。搭建UPFC仿真模型,仿真结果表明,相比常规控制策略,该控制策略既保证了线路有功无功独立调节的功能,又有效地减少了电压的波动,提高了系统的响应速度。