300MW火电机组协调控制优化的研究和运用

300MW火电机组协调控制优化的研究和运用

王励志

江苏徐塘发电有限责任公司  江苏徐州 221300

摘要：随着电力行业的不断发展，对火电机组的控制要求也越来越高。本文针对 300MW 火电机组，深入研究了其协调控制优化的方法和策略，并探讨了优化后的实际运用效果。通过对机组的控制逻辑、参数调整、设备改造等方面进行优化，提高了机组的稳定性、可靠性和经济性，为火电机组的高效运行提供了有力的支持。

关键词：300MW火电机组；协调控制；控制逻辑；PID

引言

在当前能源结构调整和环保要求日益严格的背景下，火电机组作为我国主要的发电方式之一，其运行效率和环保性能备受关注。300MW 火电机组在我国电力系统中占有重要地位，但在长期运行中，可能出现控制精度低、负荷响应慢、煤质适应性差等问题，为了提升300MW火电机组运行综合效益，对其进行协调控制优化，提高机组的运行性能，具有重要的现实意义。

1.300MW 火电机组协调控制的现状及问题

1.1现状

目前，300MW火电机组协调控制主要采用传统PID控制策略，可实现锅炉燃烧率、汽轮机调门开度的自动控制功能，从而保持机组功率、主蒸汽压力的稳定性。传统PID控制策略，可以满足机组的基本运行需求，但难以应对复杂运行工况、高频率变化负荷情况，应用中可能出现响应速度慢、稳定性差等情况[1]。

1.2问题

（1）控制精度不高。传统PID控制难以保障机组参数的精准性，加大了功率、主蒸汽压力波动幅度，对机组运行可靠性、稳定性带来不利影响。

（2）负荷响应速度慢。一旦出现负荷变化情况，则机组响应时间较长，无法满足电网快速调节需求，不利于电网稳定。

（3）煤质变化适应性差。煤质变化会直接影响火电机组燃烧过程，由于传统PID控制策略适应性较差，无法对不同煤质燃烧特性有效适应，降低了机组整体运行效率。

（4）设备老化与磨损。随着机组运行时间增加，加重了设备老化、磨损度，对机组可靠性、控制性能带来不利影响。

2.300MW 火电机组协调控制优化的方法和策略

2.1优化控制逻辑

2.1.1采用先进控制算法

模糊控制，是基于模糊逻辑的智能控制方案，该方法模仿人类思维实现复杂系统控制。应用模糊控制，可在300MW火电机组协调控制中结合机组运行状况、负荷变化，自主调节控制参数，且控制精度、响应速度快。例如，机组运行负荷产生较大变化，模糊控制器可结合负荷变化参数走势，提前调节锅炉燃烧率、汽轮机调门开度，实时响应负荷变化情况，维持功率、主蒸汽压力稳定性[2]。

神经网络，是基于人工神经网络的一种智能控制方案，通过系统运行参数进行模型训练，持续提升控制参数精度，并实现实时调控，实现最优控制。神经网络系统可组件机组动态模型，根据历史运行数据预测未来一段时间的运行状态和参数变化，并提前作出调节，保障机组控制性能。

2.1.2优化控制逻辑

重新设计300MW火电机组协调控制逻辑，提升系统架构的科学性。例如，采用分层控制方案，将机组单一控制系统划分为多个层次，不同层次负责不同的控制任务，有助于提升控制精度、响应速度。同时，采用多变量控制方案，将机组多个参数作为控制变量，实现同步控制，可进一步加强机组运行的可靠性。

此外，还可以对既有控制流程进行优化设计，提高系统的高效性和简洁性。在实际应用中，采用自动化控制措施，降低人为因素的负面影响，从而提高控制精度、响应速度。应用智能化控制方法，可根据机组运行情况以及负荷状态，实现控制参数的自动调节，强化整体控制性能。

2.1.3增加前馈控制

负荷前馈控制可根据机组运行负荷变化，提前调节锅炉燃烧率、汽轮机调门开度，极大缩短了机组负荷响应时间。在机组运行中，一旦负荷量增加，则前馈器可结合负荷变化速度、幅度等参数，提前调节，从而更快响应负荷变化，维持功率、主蒸汽压力稳定性。

煤质前馈控制可根据煤质变化，提前调节锅炉燃烧率、汽轮机调门开度，保障机组对煤质变化的适应能力。在实际应用中，如果检测到煤质变差，前置前馈器根据煤质变差幅度、速度，提前调节燃烧率和调门开度，确保功率、主蒸汽压力的稳定性。

2.2优化参数调整

2.2.1PID参数优化

PID作为300MW火电机组协调控制中的常见控制器，针对传统PD的不足，可从比例、积分、微分3个方面进行优化调节，提高机组控制的精准性。采用新型优化算法，如粒子群算法、遗传算法等，自动化调节PID参数，使其更好的适应机组运行负荷变化情况。同时，还需要结合机组实际运行参数变化，在线调整PID参数，保障机组控制的时效性。目前，神经网络PID控制、模糊PID控制方法更加成熟，可根据机组实时运行参数，自动调节PID参数，且控制精度、响应速度也有所保障[3]。

2.2.2控制裕度调整

控制裕度是指机组运行中调节实际参数和设定阈值之间的偏差范围，科学调节控制裕度可有效提升300MW火电机组运行稳定性、抗干扰性。例如，机组运行中负荷变化、煤质变化较大时，适当增加控制裕度即可维持机组运行的稳定性。同时，还可以采用自适应控制方案，结合机组运行状态、干扰因素变化自动调节控制裕度值，使机组控制性能得到提升。例如，采用模糊自适应控制方法，可根据机组运行环境变化调节控制裕度值，提升机组面对各类工况的适应性。

2.2.3负荷分配优化

负荷分配是指将总负荷均匀分配给各个发电机组上，维持机组运行的平衡性和稳定性。在实际应用中，采用等微增率法、动态规划法等措施，优化调节机组负荷分配，确保在能够满足电网需求的基础上实现各个机组的最小煤耗、污染排放。同时，结合机组性能特点、电网需求，使用智能负荷分配法，用于自动调节负荷分配情况，进一步提升机组运行效益。

2.3设备改造优化

2.3.1控制系统升级

300MW火电机组协调控制中，控制系统会直接影响整个系统运行性能、可靠性。升级控制系统，采用先进技术，可提升其自动化水平。采用先进的控制系统，如分散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）等，使控制系统可靠性进一步提升。还可以融合容错设计、冗余设计方案，降低机组运行风险。此外，智能控制技术可进一步提升控制系统的智能化水平，如模糊控制、神经网络控制、专家系统等，智能技术可对机组运行状态实时预测、诊断，提前发现潜藏问题，并及时采取应对策略，避免长时间停机[4]。

2.3.2燃烧设备改造

燃烧设备会直接影响机组燃烧率、污染物排放量。在300MW火电机组系统中，对燃烧设备改在可提升燃烧效率、煤质适应性。例如采用低氮燃烧技术、循环流化床燃烧技术等，均可提升机组运行的综合效益。同时搭配燃烧优化控制系统，实时监控燃烧过程并自动调节运行参数。此外，优化改造燃烧设备，例如优化炉膛结构、更换燃烧器等，从而提升燃烧效率、热效率。

结束语

综上所述，300MW 火电机组协调控制优化是提高火电机组运行性能的重要手段，对于保障电力系统的稳定运行和可持续发展具有重要意义。在实际应用中，应根据机组的具体情况，综合考虑各种因素，选择合适的优化方法和策略，不断提高火电机组的协调控制水平。

参考文献

[1] 胡绍宇,张强,褚云山,等.300MW燃煤机组供热工况时协调控制策略研究及应用[J].东北电力技术, 2022, 43(12):1-2.

[2] 付林.300MW 火电机组深调辅机控制优化[J].安防科技, 2021,(23):120-121.

[3] 贡占宽,王毅,李津云.分析300MW火力发电机组协调控制系统的优化[J].中国航班, 2019(13):16-17.

[4] 高玉峰.火力发电厂锅炉和汽轮机组协调控制策略研究[J].信息记录材料, 2019, 20(8):130-132.