一种火电厂水负荷自调节系统

技术领域

本发明属于智慧控制技术领域，具体涉及一种火电厂水负荷自调节系统。

背景技术

在我国的能源结构中，火电仍占据统治性地位，能够快速响应风电等波动性电源的燃气、燃油及水电站所占比例较小。因此，为了更好的接纳新能源电力、保证电网安全稳定运行，提高火电机组的快速变负荷能力将是我国大规模接纳新能源电力的必然选择。

目前国内对火电机组负荷控制主要还是基于机炉协调控制系统，由于锅炉及汽机侧特性的限制，在快速变负荷过程中往往会造成主蒸汽参数波动、机组经济性下降、污染物排放超标、炉膛受热面使用寿命降低等问题。随着凝结水节流方案的提出，为火电机组快速变负荷提供了可能。但是由于除氧器蓄能有限，凝结水节流控制只能起到暂时性的调节作用，需及时对除氧器进行补水操作才能保证机组的安全运行。因此如何利用汽轮机侧蓄能，实现汽机侧蓄能利用与锅炉侧能量相配合，保证机组负荷的快速、平稳控制成为了控制系统中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火电厂水负荷自调节系统，在进行自动水负荷调节下优化控制，节能减排，控制精细，避免升降负荷过程性能指标恶化，实现机组安全、快速、高效运行。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种火电厂水负荷自调节系统，包括水泵自适应管理模块、并网能力优化模块、自动水再生优化控制模块、设备协同控制模块、设备负荷调节控制模块；

所述水泵自适应管理模块用于水泵的自动启停、并退，降低设备耗电率；并在此基础上实现锅炉、汽机、脱硫设备的定期轮换自动执行；

所述并网能力优化模块基于AGC、主再热汽温及汽压控制组态逻辑优化，结合凝结水调频成熟技术辅助控制机组目标负荷，控制机组在不同负荷及锅炉蓄热水平下满足AGC响应要求，保障深度调峰调频运行水平，支持汽轮机的快速负荷调节；

所述自动水再生优化控制模块用于建立参数优化再生参数及再生控制程序，提升精处理宽负荷自适应再生能力，降低再生补给水用水量、酸碱用量和废水排放量，提高混床周期制水量；

所述设备协同控制模块用于防止升降负荷过程性能指标恶化，实现机组安全、快速、高效运行；

所述设备负荷调节控制模块用于利用机组系统内自身蓄能，深度发掘并实现自蓄能的智能管理，协同大幅提高机组的负荷调节性能。

优选的，所述水泵自适应管理模块执行命令当A水泵定期轮换投切投入时，一台A水泵连续运行时间超过预设轮询时间时，执行下列轮换控制过程下：

1)记录A水泵A切换过程主要监视参数A水泵出口水压力切换前当前值P1，启动未运行的A水泵B，监测设备启动10s内压力值>P1+0.1MPa且A水泵B电流正常；若设备有电流信号判断电流在正常范围，若无电流信号则不判断则进行下一步，否则报警；

2)停止一直运行的A水泵A，并投入该设备备用；

3)在设备停止120s内若A水泵出口水压力值

4)在每轮切换完成，未处于第一步，且仅有一设备运行，未运行设备备用已投且无报警，则再次进行定期轮换间隔时间计时等待执行下一轮切换。

优选的，所述监测设备启动10s内压力值>P1+0.1MPa，其主要监视参数超过正向死区，0.1为可调整定值。

优选的，所述A水泵出口水压力值

优选的，所述每组设备定期轮换控制设计操作按钮：投入按钮，退出按钮，报警确认按钮，可在间隔时间设置面板设置定期轮换间隔时间，并在面板上有轮换剩余时间及切换过程相关状态的显示。

优选的，所述设备协同控制模块中的AGC性能两个细则综合指标Kp大于2.4，超临界机组主汽压力动态偏差小于0.8MPa，稳态偏差小于0.2MPa。

优选的，所述设备负荷调节控制模块包括凝结水变负荷控制单元、给水旁路变负荷控制单元、供热抽汽辅助变负荷控制单元，凝结水变负荷控制单元、给水旁路变负荷控制单元、供热抽汽辅助变负荷控制单元之间协调连接，配置基于历史数据挖掘分析的深度滑压优化模块，通过多目标粒子群智能优化技术，实现最优滑压控制。

优选的，所述设备协同控制模块采用预测控制、模糊控制、自适应控制等智能控制算法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、基于AGC、主再热汽温及汽压控制组态逻辑优化，结合凝结水调频成熟技术辅助控制机组目标负荷，控制机组在不同负荷及锅炉蓄热水平下满足AGC响应要求，保障深度调峰调频运行水平，支持汽轮机的快速负荷调节。

2、设置设备协同控制模块，设备协同控制模块采用预测控制、模糊控制和自适应控制等现代控制和智能控制算法，从控制角度上解决机炉主控和重要辅机系统存在的大迟延、大惯性、非线性、越限闭锁的控制难点。

3、设置设备负荷调节控制模块，包括凝结水变负荷控制单元、给水旁路变负荷控制单元、供热抽汽辅助变负荷控制单元，有效提升机组的负荷响应能力，同时配置基于历史数据挖掘分析的深度滑压优化模块，通过多目标粒子群智能优化技术，协调滑压参数对机组调节灵活性、运行经济性、受热面吸热分配的耦合影响，在水负荷调节过程中实现最优滑压控制，可降低平均煤耗0.5-1g/kWh左右，节能减排。

附图说明

图1为本发明的系统连接示意框图；

图2为本发明的设备负荷调节控制模块的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种火电厂水负荷自调节系统，包括水泵自适应管理模块、并网能力优化模块、自动水再生优化控制模块、设备协同控制模块、设备负荷调节控制模块；

所述水泵自适应管理模块用于水泵的自动启停、并退，降低设备耗电率；并在此基础上实现锅炉、汽机、脱硫设备的定期轮换自动执行；

所述并网能力优化模块基于AGC、主再热汽温及汽压控制组态逻辑优化，结合凝结水调频成熟技术辅助控制机组目标负荷，控制机组在不同负荷及锅炉蓄热水平下满足AGC响应要求，保障深度调峰调频运行水平，支持汽轮机的快速负荷调节；

所述自动水再生优化控制模块用于建立参数优化再生参数及再生控制程序，提升精处理宽负荷自适应再生能力，降低再生补给水用水量、酸碱用量和废水排放量，提高混床周期制水量；

所述设备协同控制模块用于防止升降负荷过程性能指标恶化，实现机组安全、快速、高效运行；

所述设备负荷调节控制模块用于利用机组系统内自身蓄能，深度发掘并实现自蓄能的智能管理，协同大幅提高机组的负荷调节性能。

具体的，水泵自适应管理模块执行命令当A水泵定期轮换投切投入时，一台A水泵连续运行时间超过预设轮询时间时，执行下列轮换控制过程下：

1)记录A水泵A切换过程主要监视参数A水泵出口水压力切换前当前值P1，启动未运行的A水泵B，监测设备启动10s内压力值>P1+0.1MPa且A水泵B电流正常；若设备有电流信号判断电流在正常范围，若无电流信号则不判断则进行下一步，否则报警。

2)停止一直运行的A水泵A，并投入该设备备用。

3)在设备停止120s内若A水泵出口水压力值

4)在每轮切换完成，未处于第一步，且仅有一设备运行，未运行设备备用已投且无报警，则再次进行定期轮换间隔时间计时等待执行下一轮切换。

具体的，监测设备启动10s内压力值>P1+0.1MPa，其主要监视参数超过正向死区，0.1为可调整定值。

具体的，A水泵出口水压力值

具体的，每组设备定期轮换控制设计操作按钮：投入按钮，退出按钮，报警确认按钮，可在间隔时间设置面板设置定期轮换间隔时间，并在面板上有轮换剩余时间及切换过程相关状态的显示。

具体的，设备协同控制模块中的AGC性能两个细则综合指标Kp大于2.4，超临界机组主汽压力动态偏差小于0.8MPa，稳态偏差小于0.2MPa。

同时在上述实施例中，基于除氧器水位动态恢复技术，针对火电机组变负荷瓶颈期起作用，利用凝泵主动变频调节辅助机组升降负荷，有效改善大扰动一次调频和AGC指标，在此基础上，自动分析机组锅炉蓄热节流对负荷调节能力和运行经济性的影响，根据背压、抽汽供热等工况变化，智能实时优化滑压运行目标，协调电网考核与机组部分负荷经济运行的矛盾，调整锅炉受热面吸热比例分配以优化减温喷水量，在保障电网考核指标前提下，深度发掘部分负荷运行节能潜力。预期可平均降低煤耗0.3-1.2g/kWh。

具体的，设备负荷调节控制模块包括凝结水变负荷控制单元、给水旁路变负荷控制单元、供热抽汽辅助变负荷控制单元，凝结水变负荷控制单元、给水旁路变负荷控制单元、供热抽汽辅助变负荷控制单元之间协调连接，配置基于历史数据挖掘分析的深度滑压优化模块，通过多目标粒子群智能优化技术，实现最优滑压控制。

具体的，设备协同控制模块采用预测控制、模糊控制、自适应控制等智能控制算法。

火电机组机炉设备固有特性使进一步大幅提高负荷响应速度变得异常困难。除锅炉外，机组系统内还存在给水、凝结水、供热系统等各种自身蓄能，深度发掘并实现这类自蓄能的智能管理，协同大幅提高机组的负荷调节性能。具体包括：凝结水变负荷控制模块、给水旁路变负荷控制模块、供热抽汽辅助变负荷控制模块。发掘凝结水系统、给水系统、供热抽汽系统及除氧器的蓄能，有效提升机组的负荷响应能力，同时配置基于历史数据挖掘分析的深度滑压优化模块，通过多目标粒子群智能优化技术，协调滑压参数对机组调节灵活性、运行经济性、受热面吸热分配的耦合影响，实现最优滑压控制，可降低平均煤耗0.5-1g/kWh左右。

从上述描述可知，本发明具有以下有益效果：在进行自动水负荷调节下优化控制，节能减排，控制精细，避免升降负荷过程性能指标恶化，实现机组安全、快速、高效运行。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。