[发明专利]一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法

摘要

本发明公开了一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法，包括以下步骤根据IEEE标准汽轮机和锅炉的机理模型推导得出两输入两输出的机组模型；利用遗传算法辨识不同煤质运行时的机组模型参数；提出基于变时域思想的受约束动态矩阵控制算法求解机组负荷和主汽压力，得到当前最优解，从而使负荷变动时机组相关运行参数能够满足安全生产的要求；增加监督环节，建立上层稳态控制层和下层动态控制层的框架来解决均衡性，并在一次调频动作、通信故障或预测输出异常值时，切换回原有PID回路，确保系统安全稳定。本发明能够对超临界燃煤机组的输出负荷进行准确预测并控制主汽压力、主汽温度等运行参数，提升了超临界燃煤机组运行的稳定性和经济性。

主权项

一种超临界燃煤机组协调控制系统中的负荷预测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分析机组机理特性，推导得两输入两输出的机炉模型结构；2)在数据采集系统接收的历史运行数据中，根据煤质校正系数η判断，当η＞1时，则此段时间燃烧煤质较差；当η＜1时，则此段时间燃烧煤质较好(死区为±0.03)；3)分别选取η＞1和η＜1的历史数据，运用遗传算法辨识不同煤质机炉模型(如步骤1)的参数，实数式编码随机产生原始化种群，选取目标函数Q(x,i)并获取个体适应度函数值F(x,i)，再确定遗传操作概率，通过复制选择、交叉、变异等遗传操作产生新的种群；判别达到终止条件后，选出最新代种群中个体适应度的最优值，即为不同煤质下机炉模型的辨识参数，由步骤2)实时计算当前煤质，实现模型参数自适应煤质变化的过程；4)根据运行工况确定约束条件，由步骤1)、2)、3)的机组模型求得系统模型阶跃响应系数，初始时刻k＝1，初始化yn、Δu、u、P、M，设定期望值w以及结束预测时刻L；检测实际输出y，求即刻输出预测值及输出误差为：yf(k)＝yn(k)+ΑΔu(k)，e(k)＝y(k)‑yf(k)；即刻控制增量、控制量：Δu(k)＝D[w(k)‑yn(k)]，u(k)＝u(k‑1)+Δu(k)，上式，L＝[θ L θ]1×2M,θ＝[1,0,...,0]，误差权矩阵Q，控制权矩阵R，求当前预测校正值：ycor(k+1)＝yf(k)+He(k+1)，yn(k+1)＝S0ycor(k+1)，其中，校正后预测输出ycor、预测输出yf、预测初始值yn、误差e、期望值w的预测时域为P；基于变时域的思想，判别预测时域是否需要改变，若超出阀值λ选取P1，若在阀值λ内选取P2，阀值死区为ζ(λ＞ζ)；5)增加建立监督环节，将协调控制系统的上层以步骤4)变时域动态矩阵控制算法为核心，集中计算ΔUt，ΔUb，ΔNe，ΔPt，再将其作为下层输入，通过汽机主控和锅炉主控PID回路，使得机组的给水量、给煤量、总风量、进汽量及负荷等迅速精准响应；当电网频率波动超出±0.033Hz死区，退出AGC指令，协调控制快速响应一次调频动作；若出现通信故障或者预测输出异常值时，协调控制系统切换原有PID回路，确保整体鲁棒性。