[发明专利]一种火力发电单元机组协调控制方法及系统

说明书

本公开提供了一种火力发电单元机组协调控制方法，包括：建立单元机组系统模型，对单元机组系统模型进行坐标变换，并引入偏差量积分项，以按照预设结构形式表示单元机组系统模型；将所述单元机组系统模型划分成两个阶数不超过整个单元机组系统模型阶数的子系统；利用自适应反步法分别确定各子系统的虚拟控制律；基于所得到的虚拟控制律，确定整个单元机组协调控制系统的辅助输入，将辅助输入转换为实际输入，作用到火力发电单元机组上，基于上述方式，使得输出功率可以快速跟踪电网的给定值，并保证跟踪过程中单元机组主要运行参数的稳定。

技术领域

本公开属于控制技术领域，具体涉及一种火力发电单元机组协调控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

由于化石燃料的不可再生性和其发电带来的环境污染问题，近年来国家大力倡导通过增加可再生能源比重来改变能源结构，但由于电网要提供稳定、可靠的电力供应，化石燃料发电机组装机总容量和发电量仍然占有很大比重。我国普遍采用的是单元制机组，由锅炉子系统和汽轮机子系统组成。区别于一般的多变量、强耦合非线性系统，锅炉-汽轮机单元机组还存在着严重的结构不对称性，几乎所有的不确定性干扰和延迟一般都集中在锅炉一侧，这就大大增加了单元机组系统的控制难度。由于这些特性的存在，为了确保锅炉侧输入的能量和汽轮机侧输出的能量保持动态平衡，需要对单元机组进行有效的协调控制设计。

单元机组系统是多变量的，而且各变量之间存在着强耦合关系，这使得系统的非线性特征加剧；系统的有些参数还是随着机组运行状况的改变而改变的，随着机组全范围变工况的运行，整个单元机组系统的动态、静态特性会发生显著的改变；在机组运行过程中更是存在着大量的不确定性干扰和大延迟，这些都给我们进行单元机组控制带来了更高的复杂性。因此，如何使单元机组大范围变负荷稳定运行成为亟待解决的研究问题。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种火力发电单元机组协调控制方法及系统，并考虑了单元机组的不确定参数对整个运行的影响，进而引入自适应反步法来克服这些影响，使得输出功率可以快速跟踪电网的给定值，并保证跟踪过程中单元机组主要运行参数的稳定。

本申请主要包括以下几个方面：

第一方面，本申请实施例提供了一种火力发电单元机组协调控制方法，包括：

建立单元机组系统模型，对所述单元机组系统模型进行坐标变换，并引入偏差量积分项，以按照预设结构形式表示所述单元机组系统模型；

将所述单元机组系统模型划分成两个阶数不超过整个单元机组系统模型阶数的子系统；

利用自适应反步法分别确定各子系统的虚拟控制律；

基于所得到的虚拟控制律，确定整个单元机组协调控制系统的辅助输入，将所述辅助输入转换为实际输入，作用到火力发电单元机组上。

在一种可能的实施方式中，火力发电单元机组包括锅炉子系统和汽轮机子系统，根据锅炉子系统和汽轮机子系统动、静态特性以及各环节之间的能量供需关系，建立单元机组系统模型。

在一种可能的实施方式中，所述对单元机组系统模型进行坐标变换，包括：

确定所述单元机组系统模型的平衡点,并将所述平衡点移到坐标原点。

在一种可能的实施方式中，所述利用自适应反步法确定各子系统的虚拟控制律，包括：

针对每一个子系统，选择与该子系统相对应的虚拟控制量，构建偏差信号的Lyapunov函数，在保证Lyapunov函数的导数负定的情况下，确定该子系统的虚拟控制律。

在一种可能的实施方式中，在所述利用自适应反步法确定各子系统的虚拟控制律之后，所述方法还包括：