600MW亚临界机组协调控制系统的优化设计

摘要

随着我国电力行业的发展，可再生能源发电技术已经达到新的水平。但是从机组出力、负荷调节及电价经济性等方面综合评价，火力发电仍占据我国电力系统的基础性地位，也一直是我国电力供应的主要方式。其中600MW亚临界火电机组的低运行成本和高效益的回报，使得此类机组在电力市场中一直具有较强的竞争力。协调控制系统是火力发电机组众多控制系统之中的核心，是联结电网与发电机组的纽带，协调控制系统的控制效果将直接影响到整个发电机组运行的经济性与安全性。 本文首先对现役火电机组运行状况进行分析，指出由于电力行业产能过剩导致现役火电机组通常只能工作在 60%-80%负荷工况下，若要使协调控制系统在实际运行工况下达到更好的控制效果，需要对协调控制系统控制结构和控制器参数进行优化设计。本文以某 600MW 亚临界火电机组协调控制系统为研究对象，对协调控制系统控制任务以及被控对象动态特性进行了详细分析，为协调控制系统模型的建立提供了理论基础。利用大量火电机组实际运行数据，运用智能优化算法对协调控制系统进行建模，并进行模型验证，为协调控制系统的优化设计提供模型基础。本文研究的600MW亚临界火电机组在60%-80%负荷工况下运行时，协调控制系统存在负荷响应速度慢、在负荷变动时主蒸汽压力波动较大、主蒸汽压力不能快速跟踪主汽压设定值等问题。根据上述问题，在原有控制结构的基础上对控制结构进行优化设计，并对控制器参数进行优化。运用MATLAB仿真程序对协调控制系统优化设计前后的控制效果进行了对比实验，并在基于虚拟DCS的激励式仿真机上模拟真实火电机组运行环境，对优化设计后的协调控制系统控制效果进行了验证。验证结果显示，经过优化设计的某600MW亚临界机组协调控制系统在实际运行过程中能够快速跟踪外界负荷变化，主蒸汽压力能够迅速跟踪主蒸汽压力设定值，有效提升了协调控制系统的控制效果，为其他火电机组协调控制系统优化设计提供了思路。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 我国火电机组运行现状

1.3 本文内容

第2章 600MW亚临界机组协调控制系统分析

2.1 协调控制系统分析

2.1.1 协调控制系统介绍

2.1.2 协调控制系统的运行方式

2.1.3 协调控制系统被控对象动态特性分析

2.2 协调控制系统被控对象模型结构分析

2.2.1 多变量系统辨识原理

2.2.2 模型结构分析

2.3 本章小节

第3章 600MW亚临界火电机组协调控制系统建模

3.1 引言

3.2 基本粒子群智能优化算法简介

3.2.1 基本粒子群智能优化算法基本原理

3.2.2 粒子群智能优化算法流程

3.3 改进粒子群智能优化算法

3.3.1 改进粒子群优化算法原理

3.3.2 改进粒子群算法与基本粒子群算法比较

3.4 协调控制系统被控对象模型辨识

3.4.1 数据分析

3.4.2 协调控制系统闭环模型辨识

3.5 协调控制系统被控对象模型验证

3.6 本章小节

第4章 600MW亚临界机组协调控制系统优化设计

4.1 协调控制系统控制逻辑分析

4.1.1 机炉主控控制模式

4.1.2 主汽压力设定

4.1.3 锅炉主控

4.1.4 汽机主控

4.2 协调控制系统简化方框图

4.3 协调控制系统优化设计及仿真研究

4.3.1 协调控制系统控制结构优化设计

4.3.2 协调控制系统结构优化后仿真实验与对比

4.3.3 协调控制系统控制器参数优化及实验对比

4.4 本章小结

第5章 协调控制系统的优化设计在仿真机上的实现

第6章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 展望与上足

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢