[发明专利]一种严格控制碳排放的燃煤电站CO2

说明书

本发明适用于热工自动控制技术领域，提供了一种严格控制碳排放的燃煤电站CO₂捕集系统灵活调控方法，包括如下步骤：步骤S1：选取大型燃煤电站CO₂捕集系统的被控变量及控制变量；步骤S2：在开环情况下，对给煤量、给水流量、主蒸汽阀门开度、贫液流量及再沸器抽汽流量输入M序列信号；步骤S3：利用MATLAB辨识工具箱中的n4sid算法获得燃煤电站CO₂捕集系统状态空间模型；通过建立基于扩增状态空间模型的预测控制器，能有效处理燃煤电站CO₂捕集系统强耦合、大延迟和强系统约束的控制难题，提高动态调节品质，同时，本发明对性能指标增加了输出变量的软约束，使得系统捕集率维持在[y_min，y_max]之间，大幅度降低了CO₂捕集率的波动，实现了碳排放的严格控制。

技术领域

本发明属于热工自动控制技术领域，尤其涉及一种严格控制碳排放的燃煤电站CO₂捕集系统灵活调控方法。

背景技术

为早日实现“碳达峰、碳中和”的发展目标，需要对燃煤火电机组这一CO₂最大单一排放源进行CO₂捕集，并制定严格的CO₂排放标准。基于化学溶剂吸收法的燃烧后CO₂捕集由于其技术成熟度，成为当前试点运行的主流技术。

同时，太阳能、风能等新能源具有不连续性、波动性、不确定性等特征，难以实现持续、稳定的电力供应，为此燃煤火电机组需要具备深度调峰的能力，以维持电网供需平衡，在燃煤火电机组进行深度调峰的同时，机组烟气流量以及烟气组分也会随机组负荷产生较大波动，因而会对下游CO₂捕集系统的稳定运行产生一定影响，并使得CO₂捕集率这一关键指标产生较大波动。

发明内容

本发明提供一种严格控制碳排放的燃煤电站CO₂捕集系统灵活调控方法，旨在解决燃煤火电机组深度调峰使得CO₂捕集率这一关键指标产生较大波动的问题。

本发明是这样实现的，一种严格控制碳排放的燃煤电站CO₂捕集系统灵活调控方法，包括如下步骤：

步骤S1：选取大型燃煤电站CO₂捕集系统的被控变量及控制变量；

步骤S2：在开环情况下，对给煤量、给水流量、主蒸汽阀门开度、贫液流量及再沸器抽汽流量输入M序列信号；

步骤S3：利用MATLAB辨识工具箱中的n4sid算法获得燃煤电站CO₂捕集系统状态空间模型；

步骤S4：增加积分作用，并考虑不可测扰动、模型失配对状态空间模型的影响；

步骤S5：根据燃煤电站CO₂捕集系统前一时刻输入、输出数据及扩增状态空间方程，利用卡尔曼滤波器估计状态量；

步骤S6：根据扩增状态空间模型和状态估计值，估计未来P时域内燃煤电站CO₂捕集系统的输出特性；

步骤S7：设置控制器相关参数；

步骤S8：设置预测控制器性能指标，增加对捕集率的输出软约束；

步骤S9：采用二次规划quadprog求解器求解性能指标，计算未来M时刻内最优输入量差值；

步骤S10：计算当前时刻的最佳控制量；

步骤S11：输出最佳控制量，采集燃煤电站CO₂捕集系统的输出，其后在每个采样周期内，重复执行步骤S8到步骤S11。