Review on Thermal Power Automation Development in China

A review on thermal power plant automation development in China over 50 years is presented. The level of thermal power automation is introduced, especially for 200 MW and above units which are clarified into three categories by grade. The conditions, existing problems, relevant solutions and policies are summarized chronologically in aspects of centralized control, automatic regulation and controllability of main and auxiliary units, turbine control system, furnace security protection, and computer application in thermal power plants. This paper also points out the development tendency of thermal power plant automation and concepts of some vocabularies.

Environmental Challenges to Thermal Power Construction

Environmental protection challenges thermal power construction from respects of the reform of investment system, main industrial policies and plant site selection in China. Pollution control of thermal power plants is analyzed from the angles of increasingly stringent laws, regulations and standards as well as approval procedures of thermal power projects. The paper points out emphatically that the plant site selection of a thermal power project must satisfy various requirements of rules and regulations, development programme and environmental functions, etc. Different criteria of dust, SO2, NOx and other pollutants control are enumerated specially.

标准化作业在火电调试中的探索与实践

标准化作业是实现火电调试现场安全目标的有效手段,结合火电调试特点将调试作业过程分解为一系列风险控制点,并建立以控制点安全管理为基础的标准化作业体系。通过某6×800 t/h循环流化床机组调试实践,验证了该标准化作业体系的适用性。该标准化作业体系较好地解决了风险隐患辨识不足、预控措施有效性难以确认的问题,提升了调试过程中的事故防范水平。

飞轮储能辅助火电机组一次调频及其性能评价

为促进太阳能、风能等新能源消纳,进一步拓宽火电储能技术升级和灵活性改造渠道,助力双碳目标和新型电力系统建设,提出增设储能系统辅助火电机组调频以解决火电机组爬坡慢、机组振荡不稳定等问题。基于国内外研究现状,提出机组以及储能系统荷电状态出力控制策略模型,通过Matlab/Simulink搭建两区域电网进行模拟仿真。结果表明,在阶跃扰动下区域1机组耦合1 MW飞轮储能系统后,峰值降至1.93×10^(-3)pu,降低4×10^(-4) pu,占原频率波动率的9.39%,机组实际出力从2.45×10^(-2)pu降至1.61×10^(-2)pu,降低34%。结果表明,在外界相同扰动条件下,采用飞轮储能辅助火电机组调频可有效减小系统频率波动量,减少汽轮机输出功率波动,提升调频性能。

功率模块主动热控制技术研究综述

功率半导体器件是基于电力电子技术的电能变换、电力驱动等领域的核心,在新能源发电、交通运输以及航空航天等领域有广阔的应用前景,然而其发热原因造成的退化失效和可靠性等问题已成为其进一步发展的瓶颈,亟需探究有效的热管理方法,以提高其可靠性和使用寿命。在介绍功率模块的热管理方法的基础上,重点综述了其主动热管理方法的研究进展。依据控制参量的不同将其分为器件级、系统级和多参量的综合方法,并对各种方法进行了分析比对总结。最后提出了功率器件结温相关技术的发展趋势,进行了展望,以期为其后续研究应用提供参考。

锂离子电池储能电站的热失控状态检测与安全防控技术研究进展

锂离子电池具有能量密度大、使用寿命长、工作温度范围宽、自放电小等优点,是中国电化学储能电站的主流电池技术。然而,在加热、过充等恶劣工况下,锂离子电池易发生热失控引发火灾甚至爆炸,因此其安全问题已逐渐成为锂离子电池储能电站建设及大规模应用的首要问题。该文系统分析了锂离子储能电池热失控的诱因、电池内部反应过程及外部特征参量的变化规律,重点总结了当前主要的电池热失控状态检测技术、智能诊断算法及储能电站安全防控技术,最后对储能电站热失控状态检测及安全防控技术进行了总结和展望。

基于BIM技术的塔式光热电站建设过程应用

光热电站凭借其可储热、可调峰、可连续发电的优点,逐渐成为可再生能源领域的研究热点,但其建设过程涉及专业庞杂,建设内容多,项目实施过程存在时间紧,施工过程要求高,项目安全管理风险大等问题。基于此,基于BIM技术,以青海共和塔式光热发电项目为例,从BIM模型建设、碰撞检查、三维会审、工作量统计、4D进度管理、物料可视化管理、安全管控以及全过程数字化移交等方面对BIM技术在塔式光热电站建设过程进行了应用探索。结果表明:通过BIM多平台建模设计,打破了不同模型数据互通壁垒,实现了模型轻量化总装,提高了项目质量,可为光热电站项目高质量施工提供借鉴。

基于集合经验模态分解和多目标遗传算法的火-多储系统调频功率双层优化

针对分布于区域电网不同网络节点的多座储能电站参与电网调频功率调度问题,该文提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)和多目标遗传算法(MOGA)的火-多储系统调频功率双层优化策略。该策略包含火-储调频功率优化层和多储能电站调频功率优化层:上层计及火-储调配资源各自优势及剩余调频能力,构建火-储调频功率优化分配模型,完成火-储调频功率的分配;下层引入关于调频成本和荷电状态(SOC)的自适应权重系数,以调频成本最低和SOC均衡为优化目标,完成调频功率在多储能电站之间的分配。仿真结果表明,所提策略可以提升区域电网调频效果并降低调频成本,均衡控制多个储能电站的调频成本和SOC,可以防止经济性较好的储能电站长期处于SOC越限边缘状态,提升储能电站参与调频的积极性和可持续性。

基于三端柔性直流的光热储能站与新能源场站功率协同控制策略

新能源基地大多经传统交流方式接入高压交流或直流外送通道,为解决大规模新能源经交流接入方式下并网容量小、损耗大,以及功率波动对电网稳定性影响等问题,构建了一个基于柔性直流输电并网的风电和光伏、光热储能及电网三端柔性直流系统。基于直流电压-有功功率特性,提出一种适用于该系统的站间协调控制策略,根据柔性直流输电系统的直流电压波动情况,调整光热储能机组的出力,以平抑风、光功率波动,降低其对电网的影响。针对光热储能侧换流站,采用直流电压裕度下垂混合控制策略,通过控制器参数配置,抑制控制模式切换过程中的暂态过电压,提高系统响应速度。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建三端柔性直流系统仿真模型,验证所提控制策略的有效性。

稠油电加热嵌入式控制装置设计及其试验

为提高稠油井电加热系统的加热效率,解决油田中频电源加热运行控制主要依靠人工经验设置和低效的自动控制造成电能浪费的现状,本文设计了稠油电加热嵌入式控制装置。基于非嵌入式获取的油井生产电信号,以稠油开采电机的电功率为闭环反馈信号,获取油液最优温度的参考输入。在此基础之上,通过井口油液温度的微分反馈环节,改善温度迟滞效应,实现中频电源的节能优化控制。通过对嵌入式硬件核心电路模块的设计和主要软件功能的开发,不仅实现了稠油井电加热过程的动态控制,还实现了各项运行指标的现场及云端的实时监测。稠油井场试验分析表明,所设计的稠油电加热嵌入式控制装置符合井场节能安全的生产需求,节约能耗可达20%。

基于逐次变分模态分解的飞轮-火电一次调频控制策略

随着新型电力系统的大力建设与推广,火电机组面临的调频压力增大,提出一种逐次变分模态分解的飞轮-火电一次调频控制策略。首先,以飞轮储能和火电机组为研究对象,建立考虑新能源占比的飞轮-火电一次调频模型;其次,将一次调频功率指令利用逐次变分模态方法分解,由火电机组响应分解后的低频功率指令,同时设计飞轮储能下垂优化控制方法,实现飞轮储能与火电机组响应频率变化的协同控制;最后在不同工况下仿真验证,结果表明所提策略可有效避免火电机组一次调频时的频繁出力,减小火电机组响应频率变化时的调控要求,同时可最大限度地利用飞轮储能调频容量并保证飞轮储能调频期间的运行安全,进一步提升了系统的频率响应能力。

突发散热故障时的光伏MPPT变换器控制方法研究

作为光伏发电系统的重要组成,MPPT变换器能够实现光伏电池最大功率点跟踪(maximumpowerpoint tracing, MPPT)控制。但在环境通风不畅和冷却装置失效等突发性散热故障情况下,变换器极易发生过热停机保护,导致光伏电池无法输出功率,严重影响光伏发电的可靠性与经济性。为此,以一个300 W级MPPT变换器为对象,对其功率器件温升特性进行了试验分析。随后,结合传统MPPT算法和主动热管理策略,提出了一种突发散热故障时的光伏MPPT变换器控制方法。通过对器件驱动信号占空比的动态限制和开关频率的分级调节,所提方法能够主动调整器件工作损耗,进而充分挖掘变换器输出功率。相关实验表明,所提方法可最大程度保留变换器散热故障时的光伏出力,并减少散热故障修复前的光伏发电经济损失。根据实验结果,构建了所提方法性能评价指标,并分析了方法性能的影响因素。

考虑老化影响的SSPC功率管热模型自适应在线修正方法

固态功率控制器SSPC(solid-state power controller)中功率管的结温监测对SSPC的可靠性有至关重要的作用,热模型法因其无需直接接触测量且方法简单而被广泛使用。然而,功率芯片的老化会导致热路径的退化,器件的结壳热阻抗增加,使实际结温远远超过热网络模型的估计值,导致对器件健康状态的乐观估计。焊料层疲劳失效被认为是SSPC功率管老化失效的主要原因之一。因此,在SSPC的寿命周期中实时监测器件的老化状态,并对功率管的热模型进行自适应在线修正,通过测量不受焊料层退化影响的热敏参数来计算热阻作为更新依据,将热阻信息关联焊料层老化状态来更新热模型。所提方法可在不影响SSPC正常工作的前提下,实时修正热模型,实验结果验证了方法的有效性。

深度调峰工况下超临界机组的干湿态转换策略研究

为寻求深度调峰工况下合适的干湿态转换方式,在2台超临界机组上,采用2种不同的干湿态转换策略,对协调控制方式下的干湿态转换及其对系统稳定性的影响进行了研究。结果表明:2种策略均能够实现协调方式下的干湿态转换,可以通过转态进行进一步的深调工作;通过煤、水协同控制或给水流量控制均可实现干湿态转换,但水煤比变化情况不同;干转湿过程中,受到2种策略的影响,系统稳定性(主汽温度、主汽压力)区别明显;在湿转干过程中,2种策略下的系统都表现出良好的稳定性。

热工仪表及自动控制系统对火电机组节能降耗的影响研究

随着社会和时代的飞速发展,绿色、节能、环保已经成为我国社会发展的主要研究课题,电力行业在生产和运营过程中,也需要采取节能措施,降低电力企业的能耗。火电机组大多采用燃煤发电,在实际运行过程中增加了能源消耗,而将热工自动控制系统有机地应用到火电机组的运行过程中,能够实现良好的节能降耗效果,提高电力企业的生产效益和环境效益。基于此,本文主要分析热工仪表以及自动控制系统对火电机组节能降耗的影响。

电厂热控仪表故障及预防措施研究

电厂热控仪表用于监测和控制各种热控参数,确保电厂的安全运行和高效发电。然而,由于长期使用和环境影响,热控仪表存在故障风险。为确保热控仪表运行的稳定性,以电磁流量计、压差流量计等热控仪表的常见故障问题为例,分析故障的原因和检修处理措施,并提出具体的故障预防措施。期望该研究为相关从业人员提供参考与借鉴,进而保障电力系统的可靠性和稳定性。

电动汽车动力电池热管理系统设计

针对电动汽车各系统温度调控体系,设计一套电动汽车动力电池热管理系统,包含电机冷却回路、乘员舱热管理回路以及电池热管理回路。在计算系统热量、确定电池温度采用逻辑门限值控制、乘员舱温度采用模糊控制的基础上,利用Comsol和Simulink分别建立动力电池模型和乘员舱及控制系统模型,利用二者进行联合仿真。结果表明:基于标准城市路况条件及大连气候,模拟环境温度35℃下,系统运行3276s时,电池单体最高温度可由40.00℃降至29.05℃,且乘员舱温度维持在25℃左右;模拟环境温度-10℃下,系统运行3276s时,电池单体最低温度可由-10.00℃升至23.19℃,且乘员舱温度满足模糊控制器设定的控制需求。

滨海火电厂循环水管道硫化氢气体的产生、危害及预防措施

滨海火电厂循环水管道中硫化氢等有毒有害气体的积累不仅会影响冷却系统的正常运行,还会对周边环境及现场作业人员的健康造成严重危害,是困扰火电厂安全运行的重大难题.因此,研究火电厂循环水管道中硫化氢的产生机制并针对性提出防控措施,是火电厂亟需解决的科学问题.基于此,本文从滨海火电厂循环水管道中如何产生硫化氢及防治的科学问题出发,介绍了硫化氢对环境、设备和人员的严重危害,综述了不同自然环境中硫化氢产生的机制,指出了微生物介导硫酸盐还原作用是循环水管道中硫化氢产生的关键,并根据国内外研究进展对硫化氢的防治策略进行了展望.本文对于科学防控火电厂循环水管道产生硫化氢等有毒有害气体的风险具有重要的指导意义.

电厂热控系统中热控保护装置故障研究

热控保护装置是电厂热控系统的重要组成部分,在多重因素的影响下,可能出现误动或拒动、软件程序故障等问题,严重影响电厂的安全、稳定运行。基于此,针对热控保护装置的常见故障,分析故障原因并提出具体的处理措施。此外,为确保热控保护装置性能稳定,还提出了定期检测维修、完善故障报警系统等保护措施,以期为相关从业人员提供借鉴与参考。