CN116667383A - 一种热泵与低加耦合的火电机组调频***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电厂辅助设备技术领域,特别涉及一种热泵与低加耦合的火电机组调频***及方法,通过利用热泵来合理利用地热能,如此既可以提升火电机组的能效,又可以保证凝汽器和除氧器的液位稳定性,从而提升了凝结水节流调频的持续时间。具体而言,从凝结水泵流出的凝结水,一路由第一气动调节阀进行调节,经过多个低加进入除氧器中,另一路由第二气动调节阀调节,经过地热换热器后进入除氧器中,这两路凝结水分别吸收汽轮机低压抽汽和热泵中热水的热量,如此既保证了进入除氧器的凝结水温度,又保证了凝汽器和除氧器的液位稳定性。本发明将热泵运用于火电机组中,同时配置地热能和低加参与调频,提升机组参与调频能力。
Description
技术领域
本发明涉及电厂辅助设备技术领域,特别涉及一种热泵与低加耦合的火电机组调频***及方法。
背景技术
电网频率是重要的电能质量指标,频率波动反映了并网机组的有功功率输出和电网有功负荷之间的动态失衡。当并网机组的有功输出大于电网有功负荷时,电网频率就会升高,反之则会降低。电网频率偏离额定值或高或低,将使电动机的转速偏离设计值而造成工业产品质量下降,电子仪表和控制设备因供电频率波动降低准确性,汽轮机等动力设备偏频运行有可能引发叶片振动等安全问题。同时,发电厂诸如给水泵、磨煤机、风机等辅助设备,在电网频率降低时会使出力下降,进而导致机组发电出力减小,由此会使电网频率进一步降低,如此持续发下去,严重时引发电网崩溃、大面积停电等事故。因此,维持电网频率稳定成为电力***网源侧负荷频率控制的一项重要工作。
火力火电机组控制对象多具有大惯性和大迟延的特性,使机组响应外部指令变化的速率变得缓慢,很大程度上增加了控制难度。随着电网对火力火电机组变负荷能力的要求越发苛刻,传统的协调控制***已经很难满足需求。凝结水节流可以通过利用机组蓄能快速、有效地提升负荷,其不仅能提高机组变负荷速率,而且能实现机组内部蓄能的合理分配,但是在调节过程中存在对凝汽器和除氧器的水位影响较大,且节流时间受到限制等问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种热泵与低加耦合的火电机组调频***及方法,能够保证凝汽器、除氧器的液位稳定性以及提升凝结水节流调频的持续时间。
第一方面,本发明实施例提供了一种热泵与低加耦合的火电机组调频***,包括汽轮机低压缸、发电机、凝结水回路、吸热旁路、地热回路和除氧器,其中:
所述汽轮机低压缸与所述发电机连接,所述凝结水回路上沿凝结水流向依次设置有凝汽器、凝结水泵、第一气动调节阀、多个低加和第一开关阀,所述凝汽器与所述汽轮机低压缸通过第一抽汽管路连接,多个所述低加均与所述汽轮机低压缸通过第二抽汽管路连接,所述第一抽汽管路的压力小于所述第二抽汽管路的压力,所述第一开关阀与所述除氧器连接;
所述吸热旁路上沿凝结水流向依次设置有第二气动调节阀、地热换热器和第二开关阀,所述第二开关阀与所述除氧器连接;
所述地热回路上设置有所述地热换热器、地埋管和热泵;
在对火电机组进行调频时,通过控制所述凝结水泵、所述第一气动调节阀、所述第二气动调节阀和所述热泵来保证所述凝汽器和所述除氧器的液位稳定性。
第二方面,本发明实施例还提供了一种热泵与低加耦合的火电机组调频方法,采用上述实施例的调频***,该方法包括:
在火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值大于预设比值时,控制所述凝结水泵、所述第一气动调节阀、所述第二气动调节阀和所述热泵处于变频运行状态;
在火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值不大于预设比值时,控制所述凝结水泵处于工频运行状态以及控制所述第一气动调节阀、所述第二气动调节阀和所述热泵处于变频运行状态。
本发明实施例提供了一种热泵与低加耦合的火电机组调频***及方法,通过利用热泵来合理利用地热能,如此既可以提升火电机组的能效,又可以保证凝汽器和除氧器的液位稳定性,从而提升了凝结水节流调频的持续时间。具体而言,从凝结水泵流出的凝结水,一路由第一气动调节阀进行调节,经过多个低加进入除氧器中,另一路由第二气动调节阀调节,经过地热换热器后进入除氧器中,这两路凝结水分别吸收汽轮机低压抽汽和热泵中热水的热量,如此既保证了进入除氧器的凝结水温度,又保证了凝汽器和除氧器的液位稳定性。本发明将热泵运用于火电机组中,同时配置地热能和低加参与调频,提升机组参与调频能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的火电机组的调频***的结构示意图。
附图标记:
1-汽轮机低压缸;2-发电机;3-凝结水回路;4-吸热旁路;5-地热回路;6-除氧器;7-液位传感器;
11-第一抽汽管路;12-第二抽汽管路;
31-凝汽器;32-凝结水泵;33-第一气动调节阀;34-低加;35-第一开关阀;36-流量传感器;37-压力传感器;
41-第二气动调节阀;42-地热换热器;43-第二开关阀;44-温度传感器;51-地埋管;52-热泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明实施例一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明实施例中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明实施例保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供了一种热泵与低加耦合的火电机组调频***,该***包括汽轮机低压缸1、发电机2、凝结水回路3、吸热旁路4、地热回路5和除氧器6,其中:
汽轮机低压缸1与发电机2连接,凝结水回路3上沿凝结水流向依次设置有凝汽器31、凝结水泵32、第一气动调节阀33、多个低加34和第一开关阀35,凝汽器31与汽轮机低压缸1通过第一抽汽管路11连接,多个低加34均与汽轮机低压缸1通过第二抽汽管路12连接,第一抽汽管路11的压力小于第二抽汽管路12的压力,第一开关阀35与除氧器6连接;
吸热旁路4上沿凝结水流向依次设置有第二气动调节阀41、地热换热器42和第二开关阀43,第二开关阀43与除氧器6连接;
地热回路5上设置有地热换热器42、地埋管51和热泵52;
在对火电机组进行调频时,通过控制凝结水泵32、第一气动调节阀33、第二气动调节阀41和热泵52来保证凝汽器31和除氧器6的液位稳定性。
在本实施例中,通过利用热泵52来合理利用地热能,如此既可以提升火电机组的能效,又可以保证凝汽器31和除氧器6的液位稳定性,从而提升了凝结水节流调频的持续时间。具体而言,从凝结水泵32流出的凝结水,一路由第一气动调节阀33进行调节,经过多个低加34(即低压加热器)进入除氧器6中,另一路由第二气动调节阀41调节,经过地热换热器42后进入除氧器6中,这两路凝结水分别吸收汽轮机低压抽汽和热泵中热水的热量,如此既保证了进入除氧器6的凝结水温度,又保证了凝汽器31和除氧器6的液位稳定性。本发明将热泵运用于火电机组中,同时配置地热能和低加参与调频,提升机组参与调频能力。
需要说明的是,本发明实施例的方案应用后,汽轮机的主调节汽门可以不处于微节流状态,从而可有效提升机组运行经济性。
在本发明一个实施例中,凝结水泵32和第一气动调节阀33之间的凝结水回路3上设置有流量传感器36和压力传感器37,地热换热器42和第二开关阀43之间的吸热旁路4上设置有温度传感器44,除氧器6设置有液位传感器7;
在凝结水泵32处于变频状态时,凝结水泵32是基于除氧器6的水位设定值、液位传感器7的测量值、机组给水流量测量值、流量传感器36的测量值来进行调节的;
第一气动调节阀33是基于机组频差测量值、机组功率设定值和机组实发功率测量值来进行调节的;
在压力传感器37的测量值小于压力设定值时,或在压力传感器37的测量值不小于压力设定值且凝结水泵32处于工频状态时,第二气动调节阀41是基于除氧器6的水位设定值、液位传感器7的测量值、机组给水流量测量值、流量传感器36的测量值来进行调节的;
在压力传感器37的测量值不小于压力设定值且凝结水泵32处于变频状态时,第二气动调节阀41是基于第一气动调节阀33的阀门开度来进行调节的;
热泵52是基于凝结水的温度设定值和温度传感器44的测量值来进行调节的。
在本实施例中,通过设置上述变频调节方式,可以保证火电机组采用凝结水节流进行一次调频方式时凝汽器31和除氧器6的液位稳定性,有效利用地热能,提升凝结水节流调频的持续时间,同时提升机组运行经济性。
具体地,在火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值大于预设比值时,控制凝结水泵32、第一气动调节阀33、第二气动调节阀41和热泵52处于变频运行状态;
在火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值不大于预设比值时,控制凝结水泵32处于工频运行状态以及控制第一气动调节阀33、第二气动调节阀41和热泵52处于变频运行状态。
其中,变频运行状态即为上述凝结水泵32、第一气动调节阀33、第二气动调节阀41和热泵52各自的调节状态。
在一些实施方式中,预设比值可以为50~60%中的任意一个数值,在此本发明实施例不进行具体限定。
在本发明一个实施例中,在凝结水泵32处于变频状态时,凝结水泵32具体是通过如下方式进行调节的:
判断压力传感器37的测量值是否小于压力设定值,如果是,则凝结水泵32保持当前运行频率运行;
如果否,则执行如下操作:
对除氧器6的水位设定值和运行人员向第一PID控制器中输入的第一输入信号进行求和,得到除氧器6的水位理论值;
基于除氧器6的水位理论值和液位传感器7的测量值,得到第一PID控制器输出的外回路调节指令;
对机组给水流量测量值及其滤波后的测量值进行减法运算,得到机组给水流量变化的微分值;
对机组给水流量测量值滤波后的测量值、机组给水流量变化的微分值和外回路调节指令进行求和,得到内回路设定值;
将内回路设定值和流量传感器36的测量值输入到第二PID控制器中,输出对凝结水泵32的调节指令,以利用该调节指令对凝结水泵32进行调节。
在本发明一个实施例中,压力设定值是通过如下公式确定的:
p=a1·Q+b1
式中,p为表示压力设定值,MPa;Q为机组功率值,MW;a1和b1依次为预设的第一计算系数和第二计算系数。
在本实施例中,凝结水泵32的控制功能分为两个方面,一方面保证除氧器6的水位在合理范围之内,另一方面保证机组凝结水压力,从而保证部分以凝结水作为减温水来源的***能够正常运行。
例如,当火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值大于60%时,凝结水泵32采用变频调节,具体通过上述变频调节方案来调节除氧器6的水位;当火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值不大于60%时,凝结水泵32采用工频运行,以保证机组凝结水节流和吸热旁路4所需流量,此时凝结水泵32不参与调节。
可以知道的是,运行人员向第一PID控制器中输入的第一输入信号的作用是方便运行人员对除氧器6的水位值进行微小调整。当凝结水泵32处于工频运行模式时,凝结水泵32的输出值取定值100。
因此,上述凝结水泵32的控制方案可以保证除氧器6的水位处于稳定,从而保证机组凝结水节流调频方式下的安全稳定运行,有效利用凝结水泵变频运行的经济性,确保机组一次调频功能满足电网公司要求。
在本发明一个实施例中,第一气动调节阀33具体是通过如下方式进行调节的:
基于机组频差测量值,得到机组功率调节值;
对机组功率调节值和机组功率设定值进行求和,得到机组功率理论值;
将机组功率理论值和机组实发功率测量值输入到PID控制器中,得到第一输出值;
基于机组频差测量值和机组实发功率测量值,得到第二输出值;
对第一输出值和第二输出值进行求和,得到第一气动调节阀33的调节指令,以利用该调节指令对第一气动调节阀33进行调节。
在本实施例中,第一气动调节阀33的主要控制功能为通过调节进入多个低压加热器的凝结水流量,从而实现低压缸抽汽量的变化,改变低压缸做功能力,达到实现机组一次调频的功能。无论凝结水泵32处于工频状态还是变频调节状态,在本发明实施例所提的方案中,第一气动调节阀33的主要功能均是通过凝结水节流实现机组一次调频功能。
在本发明一个实施例中,基于机组频差测量值,得到机组功率调节值,包括:
基于如下公式得到机组功率调节值:
式中,ΔN为机组功率调节值,MW;Ne为机组额定负荷,MW;δ为机组速度变动率,%;ne为机组额定转速,r/min;Δhz为机组频差测量值,Hz;
基于机组频差测量值和机组实发功率测量值,得到第二输出值,包括:
基于如下公式得到第二输出值:
式中,v1为第二输出值,%;k为预设的前馈系数;N为机组实发功率测量值,MW;Ne为机组额定负荷,MW;a2和b2依次为预设的第三计算系数和第四计算系数;Δhz为机组频差测量值,Hz。
在本实施例中,火电机组频差信号经过函数f1(x)(即机组功率调节值的函数)运算后,与机组功率设定值求和后作为PID控制器的设定值输入端SP的输入值,此处函数f1(x)运算主要是结合机组转速不等率、频率差等信息,计算得出一次调频需要调节的功率值;机组实发功率测量值(信号来自于发电机测控屏)经过滤波块LEADLAG的运算处理之后,与机组频差信号共同作为函数f2(x)(即第二输出值的函数)的输入值,经函数f2(x)运算后的输出值与PID控制器的输出值求和之后,作为主凝结水气动调节阀9执行机构的控制指令输出值。函数f2(x)的主要功能是经过由机组实发功率测量值、机组频差信号计算得到第一气动调节阀33调节指令的基准数值前馈,以保证机组凝结水节流调频的响应速度和控制精度。
在本发明一个实施例中,在压力传感器37的测量值小于压力设定值时,或在压力传感器37的测量值不小于压力设定值且凝结水泵32处于工频状态时,第二气动调节阀41具体是通过如下方式进行调节的:
对除氧器6的水位设定值和运行人员向第一PID控制器中输入的第一输入信号进行求和,得到除氧器6的水位理论值;
基于除氧器6的水位理论值和液位传感器7的测量值,得到第一PID控制器输出的外回路调节指令;
对机组给水流量测量值及其滤波后的测量值进行减法运算,得到机组给水流量变化的微分值;
对机组给水流量测量值滤波后的测量值、机组给水流量变化的微分值和外回路调节指令进行求和,得到内回路设定值;
将内回路设定值和流量传感器36的测量值输入到第二PID控制器中,输出对第二气动调节阀41的调节指令,以利用该调节指令对第二气动调节阀41进行调节。
在本发明一个实施例中,在压力传感器37的测量值不小于压力设定值且凝结水泵32处于变频状态时,第二气动调节阀41具体是通过如下方式进行调节的:
通过如下公式得到第二气动调节阀41的调节指令,以利用该调节指令对第二气动调节阀41进行调节:
式中,v2为第二气动调节阀41的调节指令,%;q为流量传感器36的测量值,t/h;v1i为第一气动调节阀33的阀门开度,%;cv1和cv2依次为第一气动调节阀33和第二气动调节阀41预设的流量系数;
其中,压力设定值是通过如下公式确定的:
p=a1·Q+b1
式中,p为表示压力设定值,MPa;Q为机组功率值,MW;a1和b1依次为预设的第一计算系数和第二计算系数。
在本实施例中,第二气动调节阀41的控制功能主要是保证除氧器6的水位在合理范围之内,从而保证凝结水节流方式下机组一次调频方式的可靠性和机组的安全稳定性,其控制方案可以分为凝结水泵32在工频状态和在变频状态下的控制方案。经过以上控制方案的实施,可以保证除氧器6的水位在凝结水泵32处于变频或者工频状态下的水位稳定,从而保证机组凝结水节流调频方式下的安全稳定运行,提高机组凝结水节流调频的持续时间,确保机组一次调频功能满足电网公司要求。
在本发明一个实施例中,热泵52具体是通过如下方式进行调节的:
对凝结水的温度设定值和运行人员向第三PID控制器中输入的第二输入信号进行求和,得到凝结水的温度理论值;
将凝结水的温度理论值和温度传感器44的测量值输入到第三PID控制器中,输出对热泵52的调节指令,以利用该调节指令对热泵52进行调节。
在本实施例中,热泵52的控制功能主要是保证进入除氧器6的凝结水温度在合理范围之内,因地热源的热能稳定,能量释放简单且速度快,保证在机组凝结水节流调频方式下降地热源的热能合理高效的输入机组凝结水***中,保证进入除氧器6的凝结水品质,从而间接提升机组凝结水节流调节的安全稳定性,提升机组调节以及经济性能。其中,第二输入信号的作用主要是方便运行人员对除氧器6入口凝结水温度值进行微小调整。
此外,本发明实施例还提供了一种热泵与低加耦合的火电机组调频方法,采用上述任一项实施例提及的调频***,该方法包括:
在火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值大于预设比值时,控制凝结水泵32、第一气动调节阀33、第二气动调节阀41和热泵52处于变频运行状态;
在火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值不大于预设比值时,控制凝结水泵32处于工频运行状态以及控制第一气动调节阀33、第二气动调节阀41和热泵52处于变频运行状态。
需要说明的是,该实施例提供的火电机组的调频方法与上述实施例提供的火电机组的调频***是基于同一发明构思,因此二者具有相同的有益效果,在此不进行赘述。
需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种热泵与低加耦合的火电机组调频***,其特征在于,包括汽轮机低压缸(1)、发电机(2)、凝结水回路(3)、吸热旁路(4)、地热回路(5)和除氧器(6),其中:
所述汽轮机低压缸(1)与所述发电机(2)连接,所述凝结水回路(3)上沿凝结水流向依次设置有凝汽器(31)、凝结水泵(32)、第一气动调节阀(33)、多个低加(34)和第一开关阀(35),所述凝汽器(31)与所述汽轮机低压缸(1)通过第一抽汽管路(11)连接,多个所述低加(34)均与所述汽轮机低压缸(1)通过第二抽汽管路(12)连接,所述第一抽汽管路(11)的压力小于所述第二抽汽管路(12)的压力,所述第一开关阀(35)与所述除氧器(6)连接;
所述吸热旁路(4)上沿凝结水流向依次设置有第二气动调节阀(41)、地热换热器(42)和第二开关阀(43),所述第二开关阀(43)与所述除氧器(6)连接;
所述地热回路(5)上设置有所述地热换热器(42)、地埋管(51)和热泵(52);
在对火电机组进行调频时,通过控制所述凝结水泵(32)、所述第一气动调节阀(33)、所述第二气动调节阀(41)和所述热泵(52)来保证所述凝汽器(31)和所述除氧器(6)的液位稳定性。
2.根据权利要求1所述的调频***,其特征在于,所述凝结水泵(32)和所述第一气动调节阀(33)之间的凝结水回路(3)上设置有流量传感器(36)和压力传感器(37),所述地热换热器(42)和所述第二开关阀(43)之间的吸热旁路(4)上设置有温度传感器(44),所述除氧器(6)设置有液位传感器(7);
在所述凝结水泵(32)处于变频状态时,所述凝结水泵(32)是基于所述除氧器(6)的水位设定值、所述液位传感器(7)的测量值、机组给水流量测量值、所述流量传感器(36)的测量值来进行调节的;
所述第一气动调节阀(33)是基于机组频差测量值、机组功率设定值和机组实发功率测量值来进行调节的;
在所述压力传感器(37)的测量值小于压力设定值时,或在所述压力传感器(37)的测量值不小于压力设定值且所述凝结水泵(32)处于工频状态时,所述第二气动调节阀(41)是基于所述除氧器(6)的水位设定值、所述液位传感器(7)的测量值、机组给水流量测量值、所述流量传感器(36)的测量值来进行调节的;
在所述压力传感器(37)的测量值不小于压力设定值且所述凝结水泵(32)处于变频状态时,所述第二气动调节阀(41)是基于所述第一气动调节阀(33)的阀门开度来进行调节的;
所述热泵(52)是基于凝结水的温度设定值和所述温度传感器(44)的测量值来进行调节的。
3.根据权利要求2所述的调频***,其特征在于,在所述凝结水泵(32)处于变频状态时,所述凝结水泵(32)具体是通过如下方式进行调节的:
判断所述压力传感器(37)的测量值是否小于压力设定值,如果是,则所述凝结水泵(32)保持当前运行频率运行;
如果否,则执行如下操作:
对所述除氧器(6)的水位设定值和运行人员向第一PID控制器中输入的第一输入信号进行求和,得到所述除氧器(6)的水位理论值;
基于所述除氧器(6)的水位理论值和所述液位传感器(7)的测量值,得到所述第一PID控制器输出的外回路调节指令;
对所述机组给水流量测量值及其滤波后的测量值进行减法运算,得到机组给水流量变化的微分值;
对所述机组给水流量测量值滤波后的测量值、机组给水流量变化的微分值和所述外回路调节指令进行求和,得到内回路设定值;
将所述内回路设定值和所述流量传感器(36)的测量值输入到第二PID控制器中,输出对所述凝结水泵(32)的调节指令,以利用该调节指令对所述凝结水泵(32)进行调节。
4.根据权利要求3所述的调频***,其特征在于,所述压力设定值是通过如下公式确定的:
p=a1·Q+b1
式中,p为表示所述压力设定值,MPa;Q为机组功率值,MW;a1和b1依次为预设的第一计算系数和第二计算系数。
5.根据权利要求2所述的调频***,其特征在于,所述第一气动调节阀(33)具体是通过如下方式进行调节的:
基于所述机组频差测量值,得到机组功率调节值;
对所述机组功率调节值和所述机组功率设定值进行求和,得到机组功率理论值;
将所述机组功率理论值和所述机组实发功率测量值输入到PID控制器中,得到第一输出值;
基于所述机组频差测量值和所述机组实发功率测量值,得到第二输出值;
对所述第一输出值和所述第二输出值进行求和,得到所述第一气动调节阀(33)的调节指令,以利用该调节指令对所述第一气动调节阀(33)进行调节。
6.根据权利要求5所述的调频***,其特征在于,所述基于所述机组频差测量值,得到机组功率调节值,包括:
基于如下公式得到机组功率调节值:
式中,ΔN为所述机组功率调节值,MW;Ne为机组额定负荷,MW;δ为机组速度变动率,%;ne为机组额定转速,r/min;Δhz为机组频差测量值,Hz;
所述基于所述机组频差测量值和所述机组实发功率测量值,得到第二输出值,包括:
基于如下公式得到第二输出值:
式中,v1为所述第二输出值,%;k为预设的前馈系数;N为所述机组实发功率测量值,MW;Ne为机组额定负荷,MW;a2和b2依次为预设的第三计算系数和第四计算系数;Δhz为机组频差测量值,Hz。
7.根据权利要求2所述的调频***,其特征在于,在所述压力传感器(37)的测量值小于压力设定值时,或在所述压力传感器(37)的测量值不小于压力设定值且所述凝结水泵(32)处于工频状态时,所述第二气动调节阀(41)具体是通过如下方式进行调节的:
对所述除氧器(6)的水位设定值和运行人员向第一PID控制器中输入的第一输入信号进行求和,得到所述除氧器(6)的水位理论值;
基于所述除氧器(6)的水位理论值和所述液位传感器(7)的测量值,得到所述第一PID控制器输出的外回路调节指令;
对所述机组给水流量测量值及其滤波后的测量值进行减法运算,得到机组给水流量变化的微分值;
对所述机组给水流量测量值滤波后的测量值、机组给水流量变化的微分值和所述外回路调节指令进行求和,得到内回路设定值;
将所述内回路设定值和所述流量传感器(36)的测量值输入到第二PID控制器中,输出对所述第二气动调节阀(41)的调节指令,以利用该调节指令对所述第二气动调节阀(41)进行调节。
8.根据权利要求2所述的调频***,其特征在于,在所述压力传感器(37)的测量值不小于压力设定值且所述凝结水泵(32)处于变频状态时,所述第二气动调节阀(41)具体是通过如下方式进行调节的:
通过如下公式得到所述第二气动调节阀(41)的调节指令,以利用该调节指令对所述第二气动调节阀(41)进行调节:
式中,v2为所述第二气动调节阀(41)的调节指令,%;q为所述流量传感器(36)的测量值,t/h;v1i为所述第一气动调节阀(33)的阀门开度,%;cv1和cv2依次为所述第一气动调节阀(33)和所述第二气动调节阀(41)预设的流量系数;
其中,所述压力设定值是通过如下公式确定的:
p=a1·Q+b1
式中,p为表示所述压力设定值,MPa;Q为机组功率值,MW;a1和b1依次为预设的第一计算系数和第二计算系数。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的调频***,其特征在于,所述热泵(52)具体是通过如下方式进行调节的:
对所述凝结水的温度设定值和运行人员向第三PID控制器中输入的第二输入信号进行求和,得到所述凝结水的温度理论值;
将所述凝结水的温度理论值和所述温度传感器(44)的测量值输入到所述第三PID控制器中,输出对所述热泵(52)的调节指令,以利用该调节指令对所述热泵(52)进行调节。
10.一种热泵与低加耦合的火电机组调频方法,其特征在于,采用权利要求2-9中任一项所述的调频***,所述方法包括:
在火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值大于预设比值时,控制所述凝结水泵(32)、所述第一气动调节阀(33)、所述第二气动调节阀(41)和所述热泵(52)处于变频运行状态;
在火电机组的当前机组负荷与额定机组负荷的比值不大于预设比值时,控制所述凝结水泵(32)处于工频运行状态以及控制所述第一气动调节阀(33)、所述第二气动调节阀(41)和所述热泵(52)处于变频运行状态。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111399448A (zh) * | 2020-02-26 | 2020-07-10 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法 |
WO2020181678A1 (zh) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 西安交通大学 | 基于燃煤机组热力***蓄㶲修正的一次调频优化控制方法 |
CN113819659A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-12-21 | 西安热工研究院有限公司 | 一种太阳能辅助加热凝结水的火电机组调峰***及方法 |
CN114233615A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-03-25 | 国家能源集团国源电力有限公司 | 凝结水泵的切换控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
CN114396327A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-26 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种汽轮机抽汽调节电网频率的方法 |
CN115031222A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-09 | 西安热工研究院有限公司 | 一种改进的储热装置提升火电机组调峰能力的***及方法 |
CN115341964A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-15 | 西安热工研究院有限公司 | 一种配置除盐水罐的火电机组储热调峰发电***及方法 |
CN217813611U (zh) * | 2022-06-24 | 2022-11-15 | 河北建投能源科学技术研究院有限公司 | 基于蓄热罐快速提升火电机组负荷响应速率的*** |
CN115807700A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-17 | 西安交通大学 | 一种通过低压抽汽节流调频的核-储发电***及其工作方法 |
-
2023
- 2023-05-30 CN CN202310629187.0A patent/CN116667383B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020181678A1 (zh) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 西安交通大学 | 基于燃煤机组热力***蓄㶲修正的一次调频优化控制方法 |
CN111399448A (zh) * | 2020-02-26 | 2020-07-10 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种汽机跟随方式下燃煤机组一次调频控制方法 |
CN113819659A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-12-21 | 西安热工研究院有限公司 | 一种太阳能辅助加热凝结水的火电机组调峰***及方法 |
CN114396327A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-26 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种汽轮机抽汽调节电网频率的方法 |
CN114233615A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-03-25 | 国家能源集团国源电力有限公司 | 凝结水泵的切换控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
CN115031222A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-09 | 西安热工研究院有限公司 | 一种改进的储热装置提升火电机组调峰能力的***及方法 |
CN217813611U (zh) * | 2022-06-24 | 2022-11-15 | 河北建投能源科学技术研究院有限公司 | 基于蓄热罐快速提升火电机组负荷响应速率的*** |
CN115341964A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-15 | 西安热工研究院有限公司 | 一种配置除盐水罐的火电机组储热调峰发电***及方法 |
CN115807700A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-17 | 西安交通大学 | 一种通过低压抽汽节流调频的核-储发电***及其工作方法 |
Non-Patent Citations (9)
Title |
---|
JIANNAN KANG等: "Real-time Monitoring and Optimization Modification for Turbine Performance Based on Data Driven Model", 《2019 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER DATA SCIENCE》, pages 28 - 31 * |
PENG XU等: "Primary frequency control performance assessment for thermal power plants under deep peak shaving", 《2022 4TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICAL ENGINEERING AND CONTROL TECHNOLOGIES (CEECT)》, pages 1232 - 1236 * |
吕凯;李杰;安江涛;王东晔;余小兵;: "330MW高背压供热机组热力特性研究", 汽轮机技术, no. 01, pages 59 - 62 * |
尚勇;贺悦科;刘新龙;: "供热发电机组一次调频策略及其优化", 《电气技术》, no. 2, pages 50 - 53 * |
戴航丹等: "大型凝汽发电机组凝结水泵深度变频控制策略", 《电站***工程》, vol. 29, no. 4, pages 69 - 71 * |
熊峰涛: "凝结水泵变频运行方式的优化", 《第四届热电联产节能降耗新技术研讨会》, pages 463 - 466 * |
王小兵: "凝结水泵变频改造后运行方式分析", 《科技情报开发与经济》, pages 147 - 149 * |
王永森: "基于压力自适应的除氧器水位控制策略", 《 海峡科技与产业 》, pages 139 - 140 * |
葛雨今;黄元生: "00MW 燃煤供热机组参与一次调频的技术解决方案", 《内蒙古科技与经济》, pages 172 - 173 * |
Also Published As
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