[发明专利]一种超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷控制方法

说明书

本发明属于电站锅炉负荷运行优化控制技术领域，涉及一种超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷控制方法。所述控制方法为分别处理负荷加速信号、主蒸汽压力反馈信号、主蒸汽压力变化率前馈信号、汽机能量需求信号、汽机能量需求信号与超临界锅炉蓄能信号的偏差信号得到相应的五个控制子信号，将所述五个控制子信号相加后输出得到锅炉主控指令，控制超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷运行。控制方法充分利用锅炉蓄能，改善超临界CFB锅炉机组的负荷调节品质，提高快速变负荷能力，进一步提升超临界CFB锅炉的市场竞争力。

技术领域

本发明属于电站锅炉负荷运行优化控制技术领域，涉及一种超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷控制方法。

背景技术

随着大容量机组的不断增加和电网调度自动化程度的日益提高，要求大容量机组须按自动发电控制(Automatic Generation Control；AGC)方式运行，这就对电厂机组快速变负荷系统提出了新的要求。

我国新能源电力增长速度迅猛，但风电弃风限电和光伏弃光限电形势严峻。国家能源局发布数据显示，2015年全年弃风电量339亿千瓦时，平均弃风率达15％，弃光电量约35亿千瓦时，平均弃光率达9％，西北部分地区弃光率高达31％。除通道、政策等客观因素外，新能源并网问题根本原因还在于区域电网内传统发电提供的弹性容量不足。为适应电网的要求，火电机组通常利用锅炉的蓄热和汽轮机的快速性，迅速改变汽轮机调节门和锅炉燃料量等措施，来提高机组对电网的负荷响应能力。

循环流化床(Circulating Fluidized Bed，CFB)燃烧技术是洁净煤技术中最具商业化潜力、污染排放控制成本最低的技术。同时，CFB燃烧技术煤种适应性强，是消纳大量煤矸石、煤泥的最有效手段。目前，我国CFB锅炉机组总投运容量约91000MW，占火电装机总容量的12.1％，超过了其他所有国家的CFB锅炉装备容量总和。

为提高CFB机组供电效率，提升市场竞争力，大型化成为必然趋势。世界首台600MW超临界CFB锅炉于2013年在四川白马投运，与亚临界CFB锅炉相比，超临界CFB锅炉提升了供电效率，但负荷对燃料侧的响应更慢，主汽压力控制难度剧增。当前电网对循环流化床锅炉机组的负荷变化速率考核指标仅为1％，但对于超临界CFB锅炉机组而言，这个目标难以实现。CFB锅炉中燃烧放热来自存在于床料中并不断循环的大量未燃烬碳，而不像煤粉炉来自瞬时加入的燃料。因此，CFB锅炉燃料侧的蓄能很大。另一方面，超临界CFB锅炉汽水系统中没有汽包，汽水侧蓄能能力有所下降，为克服燃烧大惯性更需要深入分析、量化超临界CFB锅炉机组的蓄能，形成对应可行的控制策略，提升其协调控制系统的控制性能及变负荷速率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷控制方法，充分利用锅炉蓄能，改善超临界CFB锅炉机组的负荷调节品质，提高快速变负荷能力，进一步提升超临界CFB锅炉的市场竞争力。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷控制方法，所述控制方法为分别处理负荷加速信号、主蒸汽压力反馈信号、主蒸汽压力变化率前馈信号、汽机能量需求信号、汽机能量需求信号与超临界锅炉蓄能信号的偏差信号得到相应的五个控制子信号，将所述五个控制子信号相加后输出得到锅炉主控指令，控制超临界循环流化床锅炉机组快速变负荷运行。

进一步地，所述处理负荷加速信号是指：

将所述超临界循环流化床锅炉机组接受的电网自动发电控制AGC方式的调度指令经过微分处理后，乘以k₁得到控制子信号a，所述k₁为所述控制子信号a与所述锅炉主控的转换比例系数。

进一步地，所述处理主蒸汽压力反馈信号是指：

将所述主蒸汽压力实际值与主汽压设定值的偏差信号经过PID控制器输出得控制子信号b。