热电联产机组的协调控制策略的研究与应用.pdf

中国电机工程学会地世界青年学术会议 ·吉林 热电联产机组的协调控制策略的研究与应用 李 锋 （广东电力科学研究院 广东 广州 510600） 摘要：本文以旺隆热电厂110MW抽汽供热机组为实例，研究了热电联产机组电负荷与热负荷存在的耦合关系，并最终给 出了抽汽机组协调控策略的改进方法以改善机组动态性能，使机组得以在最大经济效益下安全运行。 关键词：抽汽机组；协调控制；热电联产 1、引言 作为热电联产的抽汽供热机组除了控制机组电负荷参数外，还需保证工业或民用抽汽用户的热负荷稳 定，然而基于普通协调控制策略的机组控制方法并未考虑到抽汽机组电负荷与热负荷之间存在的耦合关 系，因而就难以避免当机组热负荷变化时电负荷受到影响，电负荷变化后将反过来又影响供热参数进而导 致机组运行状况的恶化。鉴于抽汽机组控制参数的特殊性，有必要对抽汽机组协调控制策略进行完善以减 弱电负荷与热负荷两者间的耦合关系改善机组动态性能，保障机组的安全运行。 本文以广州旺隆热电厂 100MW抽汽供热机组为实例，介绍了热电联产机组协调控制策略的设计和应用， 研究了如何解决热电联产机组中电负荷与热负荷存在的耦合关系。 2、热电联产机组调节原理 根据能量平衡等式：Q ＝D ＋P 热 ex gen 式中Q 表示锅炉释放的总热量，D 表示热负荷即抽汽量，P 表示电负荷即发电有功功率。 热 ex gen 从能量平衡等式看当锅炉提供的热能一定时，当随着抽汽用户用汽量的增加等式中 Dex 将会增大，此时 Pgen 电功率之减小；反之若运行人员改变机组目标负荷值，高调门将根据目标值进行自动调节从而引起 D 的 ex 变化。 根据以上分析，我们可以采用两种主要调节方式： 1）热电分离 这种调节方式下，机组既要满足协调控制中的电负荷目标值，同时也通过抽汽回路自动闭环调节保证 抽汽压力的恒定。这种调节方式工作的前提条件是锅炉侧出力一定要能满足汽机侧的能量需求，即锅炉 侧能量输出 Q 热未达到Q 热max ，这样整个机组才能具有调节余量保证机组在可控工况下运行。 2）以热定电 这种调节方式下，机组首先要确保抽汽用户的热负荷，以热定电。此时锅炉出力维持在 Q 热max 状态后， 因此无法实时保证汽机侧的能量需求，这样电负荷与热负荷之间表现为一种互易关系。当抽汽用户的热负 荷变化时，由于此时热负荷是机组的控制主要参数，电负荷会随着热负荷的变化而反向变化。这种方式下， 虽然牺牲了机组的电负荷但保证了抽汽用户的热负荷，而且由于锅炉侧出力保持在 Q 热 max 状态下运行，从 而使机组经济效益达到最大化运行方式最佳，因此大多数电厂都采用以热定电的调节方式。 3、热电联产机组协调控制存在的问题和解决方法 由于热电联产机组电负荷与热负荷存在着耦合关系，具体表现为当机组功率改变时会引起抽汽压力的 波动进而影响了抽汽量，而当抽汽量变化时反之又会影响电功率的稳定。因此仅仅通过高调门控制电负荷， 中调门控制抽汽压力的隔离调节，将难以避免参数间的相互干扰，机组运行不稳定功率和抽汽压力波动频 繁，调节系统和运行人员频繁动作，严重影响机组的安全经济运行。因此有必要对运用在常规机组的协调 控制策略进而来减弱电功率参书和抽汽参数之间的耦合关系改善机组的动态特性。 结合第二节中我们分析的调节原理，我们给出以下控制策略：热电联产机组以直接能量平衡搭建协调 - 1943 - 中国电机工程学会地世界青年学术会议 ·吉林 控制框架，其中锅炉主控的热量信号以及热量指令的关键参数仍与普通机组整定方法类似；汽机侧的汽机 主控由于比普通机组多了热负荷这个主要参数，需要加以完善。此时汽机侧要控制两个主要参数即电负荷 功率和抽汽压力。一般来说，热电联产机组要保证用汽用户的热负荷，因此大多数电厂都采用以热定电的 运