供熱機(jī)組儲能特性分析與快速變負(fù)荷控制.pdf

1、新能源電力大規(guī)模并網(wǎng)使電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻缺口問題日益嚴(yán)重。火電機(jī)組彈性運(yùn)行是解決這一問題的有效措施?；痣姍C(jī)組的傳統(tǒng)運(yùn)行重點(diǎn)關(guān)注安全、高效和環(huán)保等指標(biāo)，而彈性運(yùn)行的目的是實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速、深度變負(fù)荷。在現(xiàn)有控制水平下，火電機(jī)組繼續(xù)提高變負(fù)荷速率，將導(dǎo)致燃料量、主蒸汽壓力等主要參數(shù)大幅波動，影響自身安全、穩(wěn)定運(yùn)行。造成這一現(xiàn)象的本質(zhì)原因是鍋爐儲能容量有限，而燃料能量響應(yīng)過慢，來不及補(bǔ)充鍋爐儲能。因此，實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組快速變負(fù)荷的關(guān)鍵是通過優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、充分利用各個環(huán)節(jié)的儲能。
　　通過對火電機(jī)組鍋爐汽水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)儲能和供熱機(jī)組熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)中的熱網(wǎng)儲能，進(jìn)行容量定量計(jì)算和頻率響應(yīng)特性分析，發(fā)現(xiàn)熱網(wǎng)儲能容量遠(yuǎn)大于其他機(jī)組儲能，改變供熱調(diào)節(jié)蝶閥能快速改變機(jī)組負(fù)荷。且實(shí)驗(yàn)表明短時間利用熱網(wǎng)儲能不會對采暖用戶造成可察覺影響。但是，供熱機(jī)組“以熱定電”的運(yùn)行方式導(dǎo)致大量熱網(wǎng)儲能未被利用。綜合利用儲能的基礎(chǔ)是建立供熱機(jī)組控制模型。通過質(zhì)量和能量守恒分析，建立包含供熱調(diào)節(jié)手段的機(jī)組簡化

3、動態(tài)模型。然后，以工程中常采用的前饋和反饋控制為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)供熱機(jī)組協(xié)調(diào)控制方案。由儲能分析可知，對象多種輸入能量具有互補(bǔ)的尺度特性。如果將控制任務(wù)分解，就能實(shí)現(xiàn)“分而治之，優(yōu)勢互補(bǔ)”?；谶@一多尺度思想，提出一種信號分解方法，將負(fù)荷指令或調(diào)節(jié)器輸出分解為尺度互補(bǔ)的信號。匹配分解信號的尺度和輸入能量的尺度，形成多尺度前饋和多尺度反饋協(xié)調(diào)控制方案。
　　研究工作得到以下結(jié)論和成果:
　　(1)通過機(jī)理分析，總結(jié)出一套供熱機(jī)組儲能

4、容量定量計(jì)算方法。該方法無需實(shí)驗(yàn)，僅需機(jī)組設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和汽水熱力性質(zhì)數(shù)據(jù)。分析發(fā)現(xiàn):在空間尺度上，鍋爐儲能、熱網(wǎng)儲能、燃料能量三者容量依次增大;在時間尺度上，三者對機(jī)前壓力和機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)時間依次增長。
　　(2)提出一種信號速率限制非線性多尺度分解方法。該方法可以將輸入信號按變化的幅度大小和速率快慢進(jìn)行多尺度分解。
　　(3)建立了供熱機(jī)組簡化動態(tài)非線性模型。模型輸入包含兩類供熱調(diào)節(jié)蝶閥開度，符合工程實(shí)際。歷史數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)

5、確性。
　　(4)在儲能多尺度分析和信號多尺度分解的基礎(chǔ)上，匹配不同尺度的控制任務(wù)與控制手段，提出多尺度前饋和多尺度反饋協(xié)調(diào)控制方案。仿真實(shí)驗(yàn)表明，采用多尺度協(xié)調(diào)控制方案能夠提高供熱機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)速率。
　　根據(jù)以上理論成果設(shè)計(jì)工程方案，并在LPS熱電廠進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明:采用該方案后，機(jī)組實(shí)際最大變負(fù)荷速率可達(dá)到4％Pe/min。這一速率遠(yuǎn)超過電網(wǎng)規(guī)定的1.5％Pe/min，能夠有效緩解新能源電力大規(guī)模并網(wǎng)給電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻