[发明专利]一种适用于热电耦合太阳能联产的惯性功率协调控制系统

权利要求书

1.一种适用于热电耦合太阳能联产的惯性功率协调控制系统，其特征在于，包括有如下阶段：

一、建立太阳能热发电子系统传递函数模型，即：

其中，K_g为调速器增益，T_g为调速器时间常数，T_r为再热器时间常数，K_r为再热器增益；

二、建立燃气轮机子系统传递函数模型，即：

其中，T_cd为压缩机容积时间常数；T_f为燃烧室时间常数；T_v为燃气轮机惯性常数；

三、建立余热锅炉及汽轮机传递函数模型，即：

其中，T_t为余热锅炉惯性常数，K_t为余热锅炉增益，β₂为抽汽调节阀开度，T_p汽轮机惯性常数，K_p为汽轮机增益；

四、对太阳能热电联产系统热电转换数学关系分析，在建立热电耦合关系：

其中：R₁＝1/(UA_air)；C＝C_a+C_m；

式中，ΔP(s)、 ΔQ(s)为用于电采暖的电能及所转换的热能；UA_air为循环到环境的空气的热损失系数；C_a表示室内空气热容；C_m表示建筑质量热容；τ表示时滞时间；η表示电采暖的热效率；W为导热流体流量，根据热传递的时滞、惯性特点，W为0.5～3kg/s；

五、加入惯性功率补偿环节，将太阳能热发电子系统输出功率与参考值的差值通过惯性环节补偿到燃气轮机的参考功率中，对运行过程中的太阳能热发电子系统和燃气轮机子系统功率进行了重新分配，能量关系为：

ΔQ_p＝Q_{p_ref}-Q_p

其中，Q_p、Q_g为太阳能热发电、燃气轮机输出功率；Q_{p_ref}、Q_{g_ref}为太阳能光热发电、燃气轮机应输出的功率；ΔQ_p、ΔQ_g为太阳能热发电、燃气轮机调节量；T为惯性补偿时间常数；

六、应用灰狼算法进行时间常数的优化，提升系统性能。

2.根据权利要求1所述的一种适用于热电耦合太阳能联产系统的惯性功率协调控制系统，其特征在于，阶段六包括如下步骤：

步骤1：首先设定狼群的数量以及迭代参数，确定时间常数取值范围；

步骤2：调用太阳能联产系统的参数，以便进行目标函数的计算；

步骤3：判断狼群中变量取值是否满足时间常数取值范围，满足条件，则进行目标函数的计算；否则，重新初始化狼群；

步骤4：计算目标函数值，选取系统动态性能衡量指标作为适应度函数；H₂范数表示系统运行过程的动态性能，H_∞范数表示系统对于扰动的抵抗能力，因此选用H₂范数和H_∞范数的加权作为适应度值，以提高系统鲁棒性；

依据H₂/H_∞控制优化目标设计控制器性能指标：

F＝γ₁J_∞(u,ω)+γ₂J₂(u,ω)

其中，u为控制量，ω为干扰，J_∞(u,ω)为系统H_∞指标函数，反映系统对于扰动的抵抗能力；J₂(u,ω)为系统H₂指标函数，反映系统运行过程的动态性能；γ₁、γ₂分别表示H_∞性能、H₂性能指数所占比例，F表示灰狼优化算法适应度值，用来选择最优参数；

步骤5：选取目标函数值最优的狼位置进行狼群的更新，并进入下次循环，直到满足最大迭代次数；

步骤6：确定最优取值T。