[发明专利]变量幅值约束的超临界机组运行的控制方法及超临界机组

说明书

本发明实施例提供一种变量幅值约束的超临界机组运行的控制方法及超临界机组，包括：确定燃煤发电厂的超临界机组运行的控制条件，为超临界机组运行控制设定目标函数，所述超临界机组运行的控制条件包括控制变量和被控变量；为被控变量和控制变量设置相应的幅值约束；根据控制变量、被控变量和被控变量的约束条件，建立超临界机组控制机组的目标函数，计算当前时间各控制变量的增量值；将前一时刻的控制变量值与其增量值之和作为当前时间的控制变量值，且当前时间的控制变量值处于该种控制变量的幅值之内；根据超临界机组当前时间的各控制变量的值运行该超临界机组。采用多变量控制对被控变量施加约束，可切换定值控制和区间控制保证控制结果最优。

技术领域

本发明涉及发电领域，具体涉及一种变量幅值约束的超临界机组运行的控制方法及超临界机组。

背景技术

目前国内新建燃煤发电厂在机组选型上都趋向于超临界机组。超临界机组多采用直流型锅炉，和汽包锅炉相比由于缺少汽包这一重要蓄热元件，超临界机组的动态特性要更加复杂，随着机组的工况变化，机组的特性参数也大幅度变化，使超临界机组呈现极强的非线性特性和变参数特性，而且炉侧制粉系统存在大惯性、延迟特性；此外，超临界机组协调控制是一个3输入-3输出系统，控制变量包括煤量、汽轮机调门开度和给水流量，被控变量包括负荷、主蒸汽压力和中间点温度，和亚临界机组的2输入-2输出系统相比多了1 维。这些问题对超临界机组的协调控制系统设计提出了更高的要求目前多数超临界机组协调系统采用的控制方案是PID加前馈，在反馈回路用煤量调节主蒸汽压力，用汽轮机调门调节负荷，用给水流量调节中间点温度，并加上各种前馈环节，3个被控变量均采用定值控制方式。

在实现本发明过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于超临界机组的协调控制是一个多变量系统，各被控变量间耦合性强；且存在执行机构的约束条件，只能在计算后进行输出限幅，导致结果非最佳；采用PID控制方法不能解决这些问题，导致控制效果不佳。同时，由于被控变量可能存在各种噪声和不可测扰动，使得系统的控制变量频繁动作，导致被控变量不能稳定在某一设定值上。例如中间点温度，当发生扰动时，如采用定值控制方式，必然影响给水流量，而给水流量变化反过来又影响主蒸汽压力和负荷，使得所有被控变量都发生扰动。而且，这种动作如果过于频繁，会使得执行机构不停动作，缩短使用寿命，也增加了现场运行人员的工作量，现有的控制方法无法实现区间控制，势必影响调节效果。

发明内容

本发明实施例提供一种变量幅值约束的超临界机组运行的控制方法及超临界机组，采用多变量控制；同时在求解时对被控变量施加约束，让求出的控制变量在不超出实际的工程约束的前提下，保证控制结果最优。

为达上述目的，本发明实施例提供一种变量幅值约束的超临界机组运行的控制方法，其特征在于，包括：

确定燃煤发电厂的超临界机组运行的控制条件，以及为超临界机组运行控制设定目标函数，所述超临界机组运行的控制条件包括：控制变量和被控变量；其中，控制变量的数量大于1；

为每种被控变量设置相应的幅值约束，以及为每种控制变量设置相应的幅值约束；

根据控制变量、被控变量和被控变量的约束条件，建立超临界机组控制机组的目标函数，根据超临界机组控制机组的目标函数计算当前时间各控制变量的增量值；

将前一时刻的控制变量值与其增量值之和作为当前时间的控制变量值，且当前时间的控制变量值处于该种控制变量的幅值之内；

根据超临界机组当前时间的各控制变量的值运行该超临界机组。

优选地，所述超临界机组控制机组运行的控制变量包括：煤量、汽轮机调门开度和给水流量；所述超临界机组控制机组运行的被控变量包括：负荷、主蒸汽压力和中间点温度；

所述根据控制变量、被控变量和被控变量的约束条件，建立超临界机组控制机组的目标函数，包括：