联合循环建模-与-PID优化策略查重

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1、联合循环的建模与孤网条件下的控制器优化第一章绪论1.1本文的选题背景及意义1.2燃气-蒸汽联合循环仿真概念及发展现状1.3仿真工具Matlab/Simulink1.4本文主要工作内容和目标第二章0C6000E控制系统设计2.1新华介绍2.2方案设计第三章联合循环控制系统的建模3.1建模的目的及联合循环的原理3.2燃气轮机控制系统建模3.2.1燃气轮机的工作原理3.2.2燃气轮机负荷控制器模型3.2.3排气温度控制器3.2.4转速控制器3.2.5加速度控制器3.2.6燃气轮机整体模型3.3余热锅炉系统模型3.4蒸汽轮机系统模型3.5联合循环整体模型第四章基于粒子群优化算

2、法的联合孤网控制策略4.1电站孤网运行的特性与控制策略（频率/转速控制）4.1PID控制器与粒子群（PSO）算法原理介绍4.2优化PTD控制器的步骤与计算第五章联合循环控制的策略的仿真5.1PID无优化的仿真（汽轮机转速控制）5.2优化的PTD仿真（汽轮机转速控制）5.3整体模型的仿真（燃机、汽轮机负荷变化）第六章结论第一章绪论1.1课题的背景和意义西气东输工程是我国重大的能源项目Z-,其中的二线管道天然气气源來白境外，其中包括土库曼斯坦、哈萨克斯坦等中亚国家。新疆，宁夏，甘肃，陕西，河南，湖北，湖南，江西，广西，广东等地，从天然气到新疆五华虹桥西部中西部农村路线，干

3、线全长约4900千米，全线管道包扩支线总长度超过9100千米。由于输气距离远较远，输送沿途压损很大，需要在进行沿程升压以抵消压力损失,在管线沿途约每间隔200公里建设一座天然气升压站（以下简称压气站）。我国西部地区幅员辽阔，自然环境恶劣，人口相对稀疏，在一些偏远地区缺少电网的覆盖，而压气站大多建设在这些地区。因此，采用了燃气轮机通过齿轮箱机械拖动压缩机升压的方式。燃气轮机运行时会排出高温废气，温度在470〜500°C之间,最高能达到530°Co压气站一般配置有GE公司PGT25+SAC（额定输出功率31MW）以及罗罗公司的RB211共三台燃气轮机（2用1备）。Z所以采

4、用这种动力配置是考虑到压气站所处位置的自然条件，夏季环境温度高，极端情况下会导致燃机输出功率由标准工况下（15°C）下降为22MW（45°C）o而压缩机的额定功率只有⑻IW,在一年中的大多的数时间内，燃机都处于非额定工况运行，综合效率低下且造成大量燃料浪费。同时，燃起轮机的高温尾未经处理，气直接排放到大气中，不仅造成了空气热污染，更是一种热量的浪费。这与当今倡导“节能减排”型社会的理念不相符合，有必要对这部分热能进行冋收利用。因此，有方案提出将压气站其中一台燃气轮机改造为燃气-蒸汽联合循环发电，将压气站改造成一个小型孤网电站，再通过电动机驱动2台压缩机。经过计算，如果

5、联合循环通过补燃的方式可以输出约44MW电力上网，完全可以满足压缩机约36MW的电力需求。这样不仅回收利用了废气的余热，还减少了一台燃气轮机运行带来的燃料消耗，提高了压气站的整体运行效率。经核算，每年可节约燃料费3000〜5000万元，减少碳排放5.42〜6.54万吨，改造方案具有良好的经济价值和社会价值。但是随之改造方案设计的深入，孤网条件下联合循环的控制与调节成为设计方案的难点与重点。电厂在孤网运行条件下的控制策略尤其是二次调频/调速控制一直是电力行业研究的重点。1.2国内外研究的现状1.2.1孤网运行频率调节区分大电网和小电网，有一个界限值“8%”，这个数值是电

6、网中的最大单机容量，如果大于这个数值，我们称这个电网为小电网，反之，如果小于这个数值，我们将这个作为大网络。孤网是孤立的小网，通过一个“孤”字，就可以明白，它从主网中孤立出来，不随大电网的性能而转移，自己单独成立一个系统独立运行［1］。在我们熟知的大电网中，当其屮的任意一台机组发生故障甩负荷，都可以从锅炉中的热备用或者转动惯量中的旋转备用中获取能量来弥补［2］,容错率高。而小网由于总容量小，单机容量就显得很大，发生事故对整个孤网系统冲击明显，容错率低［3］。但是大电网有个问题就是不能覆盖世界的每一个角落，对于这些大电网所不能覆盖的区域，小电网的安全稳定的运行，就显得尤

7、为重要［4］。再比如说，孤网运行工况还大面积存在于大型的工矿企业，包括对应的自备电厂和下游的工业负荷。再有就是国外的一些不发达或欠发达地区，由于技术储备和物质供应较差，电网建设不够健全，这对于出口到该地区的机组就需要有满足孤网运行的要求［5］o发电机是电力的源头，其与孤网共同构成了电力系统［6］。用户和所有的发屯机组通过电网联系在一起。发电机组的作用是保证系统电压和频率的稳定，在电网和负荷之间架起一段平衡的桥梁［7］。发电机组的调速系统是发电机组的重要环节［6］,由理论可知，频率的变化与转速相关，当下游负荷突然甩动造成的转速飞升，会使频率短时间内大幅