直接能量平衡控制策略

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald26北方联合电力有限责任公司包头第一热电厂1号300 M W机组原AGC 控制采用常规负荷前馈+PI D 的有差调节，为响应电网要求，试投运AG C 系统，期间发现AG C 系统受煤质变化（煤种热值变化幅度达30%左右）等影响，调节品质无法满足电网需求，负荷升降速率仅能达到0.4% P E /m i n，若继续提高负荷升降速率则机组主汽压力、温度等参数剧烈波动，严重影响机组安全，鉴于此，北方联合电力有限责任公司包头第一热电厂与控软自动化技术(北京)有限公司联手分析了AGC 控制存在的问题及影响AGC调节品质的因素，提出了使用A EC S-2000先进过程控制系统结合现行DC S 控制系统对AGC控制(包括汽机、锅炉控制)进行基于模型预测控制技术及DEB直接能量平衡控制策略的新型AGC控制解决方案改造的建议，使AGC系统调节品质大幅提高，减小机组主要参数波动幅度，确保AGC系统的正常、安全投运。

1 包头第一热电厂#1机组AGC系统现状及分析包头第一热电厂#1机组未优化前试投运AG C系统期间，实际负荷速率仅能达到1.2 M W/m i n,大负荷变工况时主汽压力波动比较剧烈，偏差最大达到1.3 M Pa，机组主汽压力、主汽温度稳定时间超过50 m in。

通过综合分析，影响该厂#1机组AGC性能的主要包含如下内容：(1)煤质变化幅度大，设计满发负荷煤量为130 t，实际满发负荷煤量从150～200 t来回变动，机组原有AGC控制采用DIB直接指令平衡控制策略，往往煤质变化影响到主汽压力变化后，锅炉主控指令才开始变化，若此时再遇上AGC要求升降负荷，原有负荷前馈无法匹配新煤质工况，就加剧了主汽压力波动，导致最后不得不退出AGC控制。

(2)锅炉风煤比曲线与实际燃煤无法匹配，导致送风自动高负荷时投不上，导致进入炉膛的风量无法及时改变，锅炉燃烧变缓。

单元机组协调控制系统作者：曹雪伟周爱强来源：《消费导刊·理论版》2009年第03期[摘要]单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。

[关键词]协调控制系统一、单元机组协调控制系统的概述（一）协调控制系统的概念单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。

1．协调控制系统的组成单元机组协调控制系统,它是建立在汽机控制子系统和锅炉控制子系统基础上的主控系统和机、炉子控制系统组成的二级递阶控制系统。

处于调节级的主控系统是协调控制系统的核心，它对负荷指令进行运算处理形成控制决策，给出汽机负荷指令和锅炉负荷指令。

处于局部控制级的各子系统在机炉主指令下分工协调动作，完成给定的控制任务。

随着电网运行自动化水平的提高，以单元机组协调控制系统为基础，构成电网级协调控制与管理已成为电力生产过程自动化的发展趋势。

对单元机组协调控制系统功能上的基本要求有以下几个方面：（1）当外界负荷需求改变时，机炉协调动作使单元机组的输出功率尽快地满足外界负荷需求；与此同时保证机组主要运行参数在允许范围内变化。

（2）当部分主要辅机故障或其他原因造成机组处理不足时，应能自动按规定的速率将机组承担的负荷降低到适当水平继续运行。

在任意主要辅机工作到极限状态或主要运行参数的偏差超过允许范围时，应对负荷指令进行方向闭锁或迫降，以防止事故发生。

（3）具备多种运行方式可供选择，以适应机组的不同工况需要。

（4）系统要方便于运行人员的干预，如进行运行方式的切换，进行手动操作等。

以上要求由单元机组主控系统的功能来实现。

协调控制系统中直接能量平衡公式的另类理解作者：韩志民摘要：随着电网调度自动化要求的进一步提高，大部分发电机组相继投入机炉协调控制系统(CCS)，并在自动发电控制(AGC)方式下运行。

CCS一般设计成以"炉跟机"或"机跟炉"为主的两种类型。

随着"违约电量考核"这种新的电量管理模式的推行，调峰机组的协调控制系统一般设计为炉跟机为主，以便准确及时地调节机组功率，减少违约电量的发生。

同时发电厂为了提高机组的经济性，对CCS控制指标的要求也越来越高，因而炉跟机为主的协调控制系统一般采用以直接能量平衡(DEB)为基础的控制策略，以提高控制系统对这两方面要求的适应性。

一、直接能量平衡控制策略的两种典型公式直接能量平衡协调控制系统一般有两种典型公式(式(1)、式(2))，各个控制系统在实际设计中只是在此基础上增加了部分提高控制系统性能的动态补偿功能。

式中P1——速度级进口压力；P T——机前压力；P TSP——机前压力设定值；K——热量释放信号系数；P d——汽包压力；TEF——总能流信号。

式(1)左侧代表汽轮机能量需求(能量命令)信号，右侧代表锅炉热量释放(熟量)信号。

传统的理解为:p1/p T代表汽轮机调节阀开度信号，快速响应汽轮机的能量需求;d Pd/dt为汽包压力的微分信号，代表锅炉热负荷与汽轮机负荷的平衡关系。

由于速度级压力p1在机组50%～100%额定负荷范围内与主汽流量及汽轮机负荷基本保持良好的线性关系，同时为更准确地代表汽轮机能量需求，将之折算成总能流信号TEF(主蒸汽流量的焓或主汽流量与给水流量的焓差)代替速度级进口压力p1，构成式(2)。

二、汽轮机能量需求和锅炉热量信号的不同作用锅炉燃烧工况变化时，由于锅炉热负荷与汽轮机热负荷的需求存在差异引起锅炉汽包压力变化，从而引起锅炉热量信号变化，可通过燃烧调节器改变锅炉燃烧率;当汽包压力稳定后，锅炉与汽轮机的热负荷基本相等，d pd/dt锅炉热量信号就等于速度级进口压力p1或总能流信号TEF。

浅析某电厂330MW机组AGC方式下协调控制系统的优化发布时间：2021-06-25T03:02:20.651Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第6期作者：刘运兵沈妹[导读] 根据某省经信委会同电监办联合下发的《电网统调发电机组辅助服务管理实施办法》和《电网统调发电机组运行考核办法》（简称两个细则），对涉网调峰发电机组从运行管理到性能指标进行全面的考核，要求发电机组AGC方式下速率达到1.5%；一次调频全程投入，动作幅度达到3%，并且对响应时间做分段要求；江苏南热发电有限责任公司摘要：随着电网两个细则考核的实施，电网对机组的负荷快速响应及电能质量提出更高的要求。

涉网机组在AGC方式下，机组的AGC 调节速率、AGC 调节精度均要满足电网负荷需求。

我厂立足于现有系统，通过外挂PLC（AGC优化逻辑），解决控制系统快速性与稳定性的矛盾入手，在满足网调负荷变化速率的基础上，最大限度地提高调节精度，并保证机组压力及其他各运行参数的稳定。

本文主要介绍针对330MW 机组的特点，对协调控制策略作一些优化改进方案，和对部分子系统调节特性进一步优化措施，以及进一步提高协调控制调解品质、提高锅炉效率的设想。

关键词：AGC 协调控制前馈汽温优化0 引言根据某省经信委会同电监办联合下发的《电网统调发电机组辅助服务管理实施办法》和《电网统调发电机组运行考核办法》（简称两个细则），对涉网调峰发电机组从运行管理到性能指标进行全面的考核，要求发电机组AGC方式下速率达到1.5%；一次调频全程投入，动作幅度达到3%，并且对响应时间做分段要求；AGC精度达到0.5%。

AGC控制系统作为涉网发电机组DCS 功能中的核心控制部分，承担着单元机组协调锅炉、汽机侧各个闭环控制系统以响应调度负荷指令的重要任务，是连接电网与单元机组之间的桥梁，其性能直接影响着电网有功调节水平和机组运行的安全性、稳定性、经济性。

目前，330MW亚临界机组在运行过程中，随着机组工况和煤种的变化，尤其是燃煤掺配燃烧带来的燃料发热量频繁变动，机组被控对象的动态特性相对较差，过程的滞后和惯性也随之变大，系统的非线性和时变性的特征越来越显著，导致机组的稳定性差，在稳定的工况及升、降负荷过程中主汽压力、燃料量、各级汽温、风量等关键参数的波动明显，AGC 的投入、AGC 指令频繁波动以及AGC 负荷响应加快，这些因素又加剧了各调节系统的不稳定性，给机组安全和稳定带来隐患。

协调控制系统的基本功能和组成简介摘要：单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。

关键词：协调、控制、系统一、单元机组协调控制系统的概述1、协调控制系统的概念单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统，既保证单元机组对外就有较快的功率响应和一定的调频能力，又保证对内维持主蒸汽压力偏差在允许范围内。

2、协调控制系统的基本功能单元机组协调控制系统,它是建立在汽机控制子系统和锅炉控制子系统基础上的主控系统和机、炉子控制系统组成的二级递阶控制系统。

处于调节级的主控系统是协调控制系统的核心，它对负荷指令进行运算处理形成控制决策，给出汽机负荷指令和锅炉负荷指令。

处于局部控制级的各子系统在机炉主指令下分工协调动作，完成给定的控制任务。

随着电网运行自动化水平的提高，以单元机组协调控制系统为基础，构成电网级协调控制与管理已成为电力生产过程自动化的发展趋势。

对单元机组协调控制系统功能上的基本要求有以下几个方面：（1）当外界负荷需求改变时，机炉协调动作使单元机组的输出功率尽快地满足外界负荷需求；与此同时保证机组主要运行参数在允许范围内变化。

（2）当部分主要辅机故障或其他原因造成机组处理不足时，应能自动按规定的速率将机组承担的负荷降低到适当水平继续运行。

在任意主要辅机工作到极限状态或主要运行参数的偏差超过允许范围时，应对负荷指令进行方向闭锁或迫降，以防止事故发生。

（3）协调锅炉和汽轮发电机的运行，在负荷变化率较大时，维持两者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力。

（4）具备多种运行方式可供选择，以适应机组的不同工况需要。

330MW循环流化床机组直接能量平衡法应用实例摘要：随着我国能源结构的转变和对低热值煤的综合利用，循环流化床机组在国内的装机容量与日俱增。

本文以某330MW循环流化床机组为示例，分析了协调控制系统中直接能量平衡法在CFB机组应用的方法及特点，为进一步提高该类型机组协调控制品质奠定基础。

关键词：循环流化床；直接能量平衡；协调控制1 示例机组本文示例机组选取位于晋北地区的山西京玉发电有限责任公司2号机组，主要参数如下：锅炉为上海锅炉厂有限公司设计制造的循环流化床锅炉，采用单锅筒自然循环、集中下降管、平衡通风、循环流化床燃烧方式、滚筒冷渣器排渣形式；后烟井内布置对流受热面，过热器采用两级喷水调节蒸汽温度，再热器采用以烟气挡板调节蒸汽温度为主、喷水装置调温为辅的调温方式。

汽轮机由北京汽轮电机有限责任公司生产。

型式是亚临界、单轴、三缸双排汽、一次中间再热、冲动式、直接空冷凝汽式汽轮机。

发电机由北京汽轮电机有限责任公司生产，为三相隐极式同步发电机。

DCS系统为GE新华控制工程有限公司的XDPS-400e系统。

2 循环流化床机组负荷协调控制特性火力发电机组协调控制系统以直接能量平衡或间接能量平衡控制方式为基础，将汽机、锅炉作为整体考虑，对机组功率和机前压力的有效控制，使之能够跟踪设定目标并保持稳定。

协调控制系统既要满足机组快速负荷要求，又要维持主要运行参数稳定，是一项综合性较强、难度较大的工作，具备理论研究和应用实践的双重价值。

循环流化床锅炉（Circulating Fluidized Bed；CFB）与常规煤粉锅炉的主要区别在于燃烧系统。

循环流化床锅炉采用流态化燃烧，炉内燃料湍流运动，燃料及脱硫剂多次循环。

在协调控制上，基于CFB锅炉燃烧方式而造成的纯滞后、大惯性及多变量耦合的特性，协调控制系统多采用直接能量平衡控制方式，该控制方式中所需的主要信号是机组负荷、汽轮机首级压力、机前压力和汽包压力，调节输出为锅炉燃料量和汽轮机调门开度。