现代火电机组agc控制的先进解决方案

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1、现代火电机组AGC控制的先进解决方案　　 　　　　——“INFIT”实时优化控制系统            成果简介：针对现代火电机组存在负荷升降速率低、关键参数波动大及系统不能很好适应煤种变化等实际问题，本成果通过有机融合预测控制技术、神经网络学习技术及自适应控制技术，提出了现代火电机组AGC控制的先进解决方案，研制了AGC实时优化控制装置“INFIT”，实际应用表明：采用“INFIT”后，可以获得如下效益：获得更高的AGC响应速率和调节精度根据机组实际能力，可达到2.0%/min或更高的AGC运行速率和更好的负荷控制精度，使您在将来的电力市场竞争

2、中处于领先地位。机组运行更加平稳机组运行中主汽压力、主汽温度的波动幅度可被减小至：稳态工况       ±0.1MPa/±2.0℃变负荷工况     ±0.4MPa/±6.0℃使您的机组具有更加稳定、可靠的运行品质。机组运行中的燃料、给水波动大幅减小通过智能预测算法使机组在AGC运行中的燃料、给水等控制量的波动幅度减小60%以上，对于减小机组设备磨损、延长锅炉金属管材寿命、减少爆管极为有利。完全消除煤种变化对机组控制品质的影响采用神经网络技术实时校正煤种的热值、制粉延迟的变化，使机组在燃用不同煤种时始终具有良好的控制品质。具有更好的运行效率通过先进控

3、制算法的应用有效投入再热烟气挡板自动，大幅减少再热减温水量，同时优化机组滑压曲线使其在更加经济的工况点运行，机组运行效率可得到明显提升。1“INFIT”实时优化控制系统的控制策略及特点要从根本上解决上述问题，应将先进的控制技术如：预测控制、神经网络控制、自适应控制、模糊控制等技术应用到火电机组的优化控制中来。“INFIT”实时优化控制系统融合了多种国际上最先进的控制技术，是专门为解决上述火电机组AGC控制中难点问题而研发的先进控制平台，相关的新协调控制策略如图1所示。“INFIT”实时优化控制系统具有以下特点：(1) 采用预测控制技术作为机组闭环控制

4、的核心环节“INFIT”系统在整体控制结构上仍采用前馈+反馈的控制模式，但与常规DCS控制策略不同的是在其在反馈控制部分应用了目前国际上最前沿的解决大滞后对象控制问题的预测控制技术[2]，取代了原有的PID控制。采用这种技术能够提前预测被调量（如主汽压力、汽温等参数）的未来变化趋势，而后根据被调量的未来变化量进行控制，有效提前调节过程，从而大幅提高了机组AGC控制系统的闭环稳定性和抗扰动能力。 (2) 对机组运行特性参数进行全工况实时校正常规DCS的控制回路，其控制参数一经整定结束就不会改变，对于日后机组工况的变化无能为力；“INFIT”系统采用竞争

5、型的神经网络学习算法[3,4]来实时校正机组运行中与控制系统密切相关的各种特性参数（包括燃料热值、汽耗率、机组滑压曲线、中间点温度设定曲线、制粉系统惯性时间等），并根据这些特性参数实时计算AGC控制系统的前馈和反馈回路中的各项控制参数，使得整个系统始终处于在线学习的状态，控制性能不断向最优目标逼近。图1 “INFIT”所采用的新协调控制策略(3)   对AGC运行模式进行了特别优化常规DCS控制方案对于机组运行在CCS方式还是AGC是不加区分的，“INFIT”系统中包含AGC运行模式下的特别优化模块：采用智能预测算法，一方面根据机组当前AGC指令、实

6、发功率、电网频率等参数实时预测“调度EMS系统AGC指令”在未来时刻的变化趋势；另一方面根据机组的燃料量、风量、给水流量等参数实时预测表征锅炉做功能力的“锅炉热功率信号”在未来时刻的变化值，并依据这两者间的匹配程度来修正锅炉指令的变化量。实际应用表明，增加AGC模式特别优化模块后，可在保证AGC负荷响应的基础上使机组燃料量、风量、给水流量、减温水流量的波动幅度减小60%以上，对于延长锅炉管材寿命，减少爆管极为有利。(4)用大滞后控制技术对再热汽温控制系统进行优化“INFIT”先将自适应SMITH控制技术、状态变量控制技术及相位补偿技术融于一体，对再热

7、汽温被控对象的大滞后特性进行动态补偿，有效减小补偿后再热汽温广义被控对象的滞后和惯性，而后以广义预测控制器作为反馈调节器、以模糊智能控制作为控制系统的前馈，通过对多种大滞后控制策略的有效组合，成功地实现了以烟气挡板调节为主、事故喷水调节为辅的再热汽温自动控制，有效减少了再热汽温的喷水流量，取得了明显的经济效益。(5)采用独立的硬件平台，调试效率、安全性和升级能力明显提升“INFIT”系统在具体实现上选用SiemensS7系列PLC为硬件平台，通过modbus通讯方式作为一个扩展DPU融入到DCS系统中。DCS原有控制逻辑完全保留，仅增加少量切换逻辑，

8、运行人员可以方便地在DCS系统和“INFIT”系统间进行无扰切换。对于该扩展部分控制逻辑的调试、修改不影响机