宝庆电厂:660MW机组基于多模型预测控制技术的深度调峰技术研究与应用

来源:中能热电网 作者:宝庆电厂 关键词: 综合能源服务转型 热电产业委员会 深度调峰        收藏 0   

2023
12/27
12:29
中能热电网
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导读

项目案例实施伴随新能源的快速发展,湖南地区电力市场的供需矛盾已逐步显现,对机 组的调峰能力提出了更高的要求,而且火电机组的深度调峰是消纳可再生能源的有效途径。宝庆公司积极参与调峰,最低运行负荷下限不断刷新,调峰潜力得到了较好的挖掘,同时也暴露出一些问题,AGC、 一次调频、协调、汽温等系统的控制性能还有

项目案例实施

伴随新能源的快速发展,湖南地区电力市场的供需矛盾已逐步显现,对机 组的调峰能力提出了更高的要求,而且火电机组的深度调峰是消纳可再生能源的有效途径。宝庆公司积极参与调峰,最低运行负荷下限不断刷新,调峰潜力得到了较好的挖掘,同时也暴露出一些问题,AGC、 一次调频、协调、汽温等系统的控制性能还有待提高,对机组安全性和经济性有较大影响。

案例专题:2023综合能源服务暨数智化转型创新优秀项目案例汇编

选送单位:国家能源集团宝庆发电有限公司

主要表现在以下几个方面:(1)主汽压力存在较大幅度波动,波动幅度达(0.5-1.0)Mpa,变负荷时尤为明显,机组宽负荷调峰运行适应性不足,深度调峰能力有待提高;(2)负荷控制性能差,常满足不了两个细则的要求而被考核,主汽温度和再热汽温控 制性能较差,变负荷时主、再热汽温与设定值的动态偏差最大可到(20-25)℃以上,并有进一步发散不稳定的趋势。

宝庆公司通过理论研究、仿真试验、现场试验和调试相结合的研究方法, 通过开展调峰区间(15%-100%Pe)主要自动控制系统响应特性仿真研究。在全负荷(15%-100%Pe)范围内的多个负荷点上,进行机组被控对象的动态特性试  验,建立全负荷工况下机组主要被控过程的动态数学模型,并开展仿真摸索和 测试。进行智能多模型预测控制算法研究。基于建立的仿真模型,分析对象特 性,研究预测控制和神经网络控制等先进控制技术,应用于机组的AGC协调及 汽温控制系统。研究煤种热值快速校正技术。在传统煤种BTU校正的基础上, 基于煤种热值校正系数历史数据,建立煤种热值校正系数的非线性神经网络模型并开展训练,对燃料热值进行实时校正。

再通过机组全工况范围的特性试验,深入掌握该机组的运行特性和特点, 后采用智能控制及多模型预测控制等先进的控制技术,并结合机组的特点,提出660MW超临界机组深度调峰的智能预测控制策略,并进一步对该控制策略进 行详细的仿真试验,不断完善相关的控制方案,并在现场完成控制系统的投运 试验。通过细化的调试工作,将机组深度调峰的智能预测协调控制系统长时间投入运行。

投运后,机组AGC、协调、汽温、脱硝控制系统稳态和动态性能均有了明显的提高;在投入自动情况下,机组干态负荷已下探至170MW,主汽压力动态偏差仅为0.2~0.3MPa,稳态偏差<±0.1MPa;在变负荷过程中主汽温度动态偏差仅为1~2℃,稳态偏差<1℃;在变负荷过程中再热汽温动态偏差仅为4~5℃,稳态偏差<2℃。该系统,具有突出的技术前瞻性,可有效的解决了机组控 制方面的难题,为该公司机组安全稳定运行,减员增效做出了贡献,具有良好的社会和环境效益。

主要创新点概述

1、研究基于专家智能控制的一键转态自动控制策略;

2、研究660MW超临界机组湿态工况协调系统的智能多模型预测控制策略;

3、煤种热值快速校正策略的研究;

案例应用经济效益或社会效益

(1)项目成果能够改善我公司超临界火电机组的调峰能 力,提升#1、#2机组的变负荷速率、负荷调节精度及一次调 频的性能,在多煤种掺烧工况下,调峰下限降低到25%额定负荷(≤165MW),有效改善机组的AGC、 一次调频能力及宽负荷调峰能力,同时增加“两个细则”的考核收益辅助调峰收益,创造直接经济效益近4000万/年;

(2)#1、#2机组实施AGC协调、汽温的智能优化控制后,主汽压力、主汽温度及再热汽温等关键参数控制性能能 够明显提高,参数的动态偏差大幅减小,且不再振荡。控制 系统的稳定,使得机组的燃料、给水、送风等各控制量的变化十分平稳,十分有利于减小锅炉水冷壁和过热器管材的热应力,对防止氧化皮脱落和锅炉爆管有明显的作用,在提高机组安全运行方面,可取得十分明显的间接经济效益;

(3)实现#1、#2机组调峰运行安全状态实时评估与风险主动防御,主要辅机设备健康状态在线评估,金属管壁超温次数减少30%以上,机组“非异停”考核降低50%以上。

本项目通过有机融合预测控制技术、智能控制技术及自适应控制技术等,提出了火电机组深度调峰关键控制系统的先进解决方案,提高机组的深度调峰能力和对电网灵活调度 的支撑能力,解决国内火电机组深度调峰过程中普遍存在的 共性难题,成为湖南省燃煤机组参与深度调峰规范运行的标 杆,对其他火电厂形成示范效应,从而整体提升湖南省电力系统的调节能力,具有显著的社会效益。

通过采用预测控制等先进的控制技术,安装独立于DCS的控制平台对机组  深度调峰逻辑及控制系统进行优化改造,解决15-100%Pe负荷段机组负荷调节  性能差及主汽压力波动大的问题,确保机组运行稳定;对过热汽温控制系统进 行优化升级改造,解决机组过热汽温波动大及超温的问题,明显提高汽温的运 行平均值,从而显著提高机组运行的稳定性、安全性以及AGC和一次调频的考核指标。

由于控制性能的提升,机组运行参数的波动大幅减小,能有效减少机组燃 料、给水、送风等各控制量的来回波动,减小锅炉水冷壁和过热器管材热应力的反复变化,减少氧化皮脱落,从而确保锅炉安全稳定运行。

应用情况及可推广前景简述

根据投用情况及统计数据,可以发现宝庆公司的火电燃煤机组实施优化以来,各项指标均有所提升,本项目能够很好的解决机组深度调峰运行中的控制难题,可以在其他同类的火电机组上推广应用,具有很大的市场应用前景。

项目案例获专利及奖励情况

申请并受理了2项发明专利: 一种火电机组主蒸汽温度控制方法、 一种基于深度神经网络的火电机组脱硝控制方法。

企业简介


国家能源集团宝庆发电有限公司(简称宝庆公司)位于湖南省邵阳市大祥 区雨溪镇河洲村瓦窑坪,是中国国电集团公司(2017年,中国国电集团公司与 神华集团有限责任公司合并,成立“国家能源投资集团有限责任公司”)在湖 南投资建设的第一个大型火电电源项目,也是近年来邵阳投资规模最大的项目之一。项目设计装机为2×660MW超临界燃煤发电机组,公司一期超临界燃煤发电机组于2010年4月获得国家发改委核准批文并正式开工建设,共完成投资47亿元,分别于2011年12月9日和2012年4月28日顺利完成168小时试运,不停机直接投入商业运营。投产以来机组运行稳定可靠,指标优良。

宝庆电厂项目被评为中国电力优质工程,是湖南省首个荣获中国建设工程  鲁班奖的电力工程建设项目,成功入选改革开放三十五年百项经典暨精品工程。 公司先后荣获全国文明单位、全国模范职工之家、全国“安康杯”竞赛优胜单  位、全国健康企业建设优秀案例等重要荣誉,2011-2020年连续十年获得集团公司目标责任制考核A级企业,多次获得湖南省、邵阳市等各级荣誉。

 
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