单元机组协调控制系统研究进展
超超临界单元机组协调系统的建模与控制优化研究的开题报告
超超临界单元机组协调系统的建模与控制优化研究的开题报告一、选题背景和研究意义随着能源需求的不断增长，热电联产技术作为一种高效节能的发电方式，成为了现代工业生产中必不可少的一部分。
超超临界单元机组是现代化热电联产系统的主要构成之一，它以高品质的热功率和电功率输出为特点，能够很好地应对能源生产中的复杂问题和需求。
然而在实际的运行过程中，超超临界单元机组的协调系统效果并不尽如人意，存在一些运行控制问题和优化问题，如何改善和优化超超临界单元机组协调系统的效果，成为了当前能源生产领域的一个热门研究方向。
因此本研究选取超超临界单元机组协调系统的建模与控制优化研究作为选题，旨在通过对超超临界单元机组协调系统进行深入的研究和探讨，提出有效的改善和优化方案，推动超超临界单元机组协调系统的发展和应用，以满足能源生产领域对节能环保、高效稳定等方面的需求，具有较高的学术和实际应用价值。
二、研究内容和方法本研究将针对超超临界单元机组协调系统的建模和控制优化两个方面进行研究，具体内容如下：（一）建模通过对超超临界单元机组内部及与外部系统之间的相互作用进行分析和研究，建立超超临界单元机组的动态数学模型，并对模型进行验证和优化。
（二）控制优化基于超超临界单元机组模型，研究其协调系统的运行控制策略和优化方法。
主要包括：控制变量的选择、控制策略的设计、控制算法的优化等方面的研究。
在研究过程中，采用文献综述、实验和理论分析相结合的方法，收集和整理相关数据和信息，结合超超临界单元机组实际情况，通过建立模型和进行控制实验，验证和优化研究结果，从而得到超超临界单元机组协调系统的优化方案。
三、研究预期成果和创新点（一）研究预期成果1. 建立超超临界单元机组的动态数学模型，为协调系统的控制策略和算法提供理论基础。
2. 提出超超临界单元机组协调系统的优化方案，优化机组的运行效率和稳定性，提高其节能环保能力。
3. 为超超临界单元机组的研究和应用提供有效的理论支持和实践经验。
单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统作者：曹雪伟周爱强来源：《消费导刊·理论版》2009年第03期[摘要]单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。
[关键词]协调控制系统一、单元机组协调控制系统的概述（一）协调控制系统的概念单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。
1．协调控制系统的组成单元机组协调控制系统,它是建立在汽机控制子系统和锅炉控制子系统基础上的主控系统和机、炉子控制系统组成的二级递阶控制系统。
处于调节级的主控系统是协调控制系统的核心，它对负荷指令进行运算处理形成控制决策，给出汽机负荷指令和锅炉负荷指令。
处于局部控制级的各子系统在机炉主指令下分工协调动作，完成给定的控制任务。
随着电网运行自动化水平的提高，以单元机组协调控制系统为基础，构成电网级协调控制与管理已成为电力生产过程自动化的发展趋势。
对单元机组协调控制系统功能上的基本要求有以下几个方面：（1）当外界负荷需求改变时，机炉协调动作使单元机组的输出功率尽快地满足外界负荷需求；与此同时保证机组主要运行参数在允许范围内变化。
（2）当部分主要辅机故障或其他原因造成机组处理不足时，应能自动按规定的速率将机组承担的负荷降低到适当水平继续运行。
在任意主要辅机工作到极限状态或主要运行参数的偏差超过允许范围时，应对负荷指令进行方向闭锁或迫降，以防止事故发生。
（3）具备多种运行方式可供选择，以适应机组的不同工况需要。
（4）系统要方便于运行人员的干预，如进行运行方式的切换，进行手动操作等。
以上要求由单元机组主控系统的功能来实现。
火电厂单元机组的协调控制系统
单元机组和控制系统的关系
在单元机组的运行过程中，引起被调量 （如主蒸汽压力、温度）变化的原因是各 种扰动，而控制系统的任务则是要克服扰 动对被调量的影响，使被调量始终保持在 生产过程允许或希望的范围内。 最主要的扰动——外界电负荷的变化。
单元机组协调控制系统的发展
机炉协调的负荷控制方式
把之前两种方式结合起来，取长补短 所引起的压力变化比主汽压力下降后在增大锅炉功率（BF 方式）所引起的压力变化小得多。由于功率调节信号是同 时作用于汽轮机和和锅炉的，所以它比TF方式有更快的功 率响应。 这种锅炉蓄热的合理利用与及时补偿的协调方式，使得单 元机组实际输出功率既能迅速响应给定功率的变化又能保 持主汽压力的相对稳定。
汽轮机跟随的负荷控制方式
由汽轮机控制主汽压力，由锅炉控制机组负荷。 该方式的主汽压力变化较小，对锅炉的稳定有利，但是由于锅炉燃料 量输送及传热过程有较大滞后，使得机组输出功率响应有较大滞后， 调频能力差。 适用情况： a.承担基本负荷的单元机组。 b.当新机组刚刚投入运行，经验还不足时，采用这种方式可使机组 运行比较稳定。 c.当单元机组中汽轮机运行正常，机组输出功率受到锅炉限制时。
机组负荷管理控制中心（LMCC）
又称 机组负荷指令处理装置 负荷控制中心是用来协调机组内、外矛盾，也就是协 调供与求的矛盾
机炉主控制器
机炉主控器协调的是机和炉的内部矛盾
机炉子控制系统
直接与控制对象相联系，执行协调级的指令，使燃烧量、 送风量、给水量、蒸汽流量等与负荷控制指令相适应，实现 负荷控制的任务
。
• 机发 机组
全 依 变 锅
• 发 主 的 蒸 两 率 对 象 功 制 出 控 组 输 组 机 元 机
单元机组的协调控制
火电厂单元机组的协调控制系统浅析（东南大学南京 211189）摘要：本文介绍了火力发电机组由母管制运行到协调控制系统的发展，单元机组协调控制系统的基本组成部分，以及锅炉跟随，汽轮机跟随，机炉协调三种负荷控制方式。
关键词：协调控制系统的发展；协调控制系统的组成部分；控制方式CCS of Unit Aircrew in Coal-fired Power Plants(SEU, Nanjing, 211198)Abstract: This paper introduced the development from mother tube to CCS, the parts of CCS, and the three kinds of control modes of BF, TF, and CCS.key words: the development of CCS; the parts of CCS; control modes在单元机组的运行过程中，引起被调量（如主蒸汽压力、温度）变化的原因是各种扰动，而控制系统的任务则是要克服扰动对被调量的影响，使被调量始终保持在生产过程允许或希望的范围内。
机组运行过程中经常出现的最主要得扰动之一是外界电负荷的变化。
当电网负荷发生变化时，就需要调整电网中运行的发电机组的负荷，即相应地改变气轮机进气量，以调整汽轮机的输出功率，或相应地改变锅炉以及给水流量，以调整锅炉的负荷。
1.单元机组协调控制系统的发展如何保证在维持机组稳定运行的条件下，尽可能快速地响应负荷的需求，始终是单元机组负荷控制的中心问题。
在锅炉和汽轮机以母管制方式运行时，当某台机组的负荷需求改变时，由汽轮机调节系统改变调节汽门的开度，以适应负荷需要，而由各台并列运行锅炉保证母管汽压。
在这种情况下，汽轮机负荷变化初期完全依靠改变锅炉的蓄能，而不是改变燃烧率与给水量。
因此，当汽轮机调节汽门工作时，随着输出功率的变化，虽然母管汽压也同时改变，但由于并列运行锅炉贮备能量相对较大，所以汽压变化较小。
火电厂单元机组协调控制系统的研究
火电厂单元机组协调控制系统的研究作者：孙峰来源：《中国科技博览》2016年第07期[摘要]随着社会经济的发展，我国的火电厂在数量和规模上有了很大的进步。
在一些大型的火电厂中，单元机组是受多个变量影响比较大的部分，导致火电厂系统控制中存在一定的问题。
而且，火电厂的单元协调系统，具有一定的滞后性、耦合性，以及相关的不确定性，所以，如何实现发电基础设备和单元机组之间的协调控制，是火电厂发展中迫切需要解决的问题。
目前，单元机组协调控制系统的研究取得了一定的成果，针对当前火电厂机组系统中存在的问题，提出了进行综合性控制的有效方法，促进了火电厂控制系统的进步。
[关键词]火电厂单元机组协调控制系统中图分类号：G52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0312-01引言在火电厂的发展中，火电单元机组是一种具有非常强的耦合性、大惯性、非线性和不确定的热工系统。
所以，在进行单元机组的协调控制中，主要是将动态性差异较大的锅炉和汽轮机来作为整体实现综合性的控制，使其能够按照电网系统的负荷指令和运行参数偏差的要求来协调运行。
目前多数的电厂采用传统的算法，不能保证单元机组长期的稳定运行，而且，在遇到比较复杂的工况时，需要进行人工控制，同时，会导致单元机组的运行偏离相关的指标，造成比较大的能源浪费，以及设备的损耗。
因此，控制理论的发展，促进了机组的改进和有效控制，对火电厂的发展具有重要的意义。
1 火电厂单元机组被控对象的数学模型单元机组中，被控对象的数学模型是实现协调控制系统设计的重要组成部分和基础，因此，对单元机组的控制系统研究，就要使用合适的数学模型来参考。
而且，这种模型必须能够有效的反映出各个系统的特性和耦合关系，同时，结构需要相对的简单。
目前，使用比较广泛的协调控制系统，主要包括以下几种。
1.1 实验基础上建立的数学模型在20世界80年代，Bell和Astrom建立了一种非线性的数学模型。
单元机组协调控制系统的分析与优化
单元机组协调控制系统的分析与优化本文分析了协调控制系统的结构特点，将智能控制方法应用到协调控制系统中，引用“预见控制”和“解耦控制”理论形成协调控制方案，用来提高系统的稳定性、准确性和快速性，完善和解决基础协调控制系统的缺陷之处。
标签：智能控制；协调控制；CCS1 协调控制系统的含义和结构协调控制系统的主要设计思想是将锅炉和汽机作为一个整体，完成对负荷和主汽压的控制，实现锅炉风、煤、水的协调动作。
协调包含三层含义，一是机组与电网需求的协调，包括了电网AGC控制和一次调频控制两个方面；二是协调锅炉主控系统与汽机主控系统，提高锅炉侧的反应速度，减少主汽压的波动；三是锅炉风、煤、水子系统的协调。
为了解决大系统的控制问题，把锅炉和汽轮机作为一个整体进行控制，能响应电网负荷需求指令，将内部主要运行参数维持在正常范围内。
保证单元机组较快响应外部功率，具有一定的一次调频能力，对内保持主蒸汽压力在允许范围内。
协调控制系统具有大系统的解决方案，先将大系统分成二级递接系统，上位级是单元机组主控系统，下位级是锅炉主控系统和汽机主控系统，最下层是机炉广义被调对象。
下图为单元机组协调控制系统的结构图。
机炉主控制系统都具备多种的控制方式，按锅炉和汽轮机的调节任务的不同，可划分位以下几种控制方式。
炉跟机控制方式、机跟炉控制方式和机炉协调控制方式。
前两种方式基本都是锅炉、汽轮机相对独立的方式，协调控制方式又分为以炉跟机为基础的协调和以机跟炉为基础的协调。
协调方式对锅炉侧加负荷前馈信号，利用锅炉蓄热加快锅炉侧的反应速度，采用非线性环节限制主汽压的变化范围。
图2为单元机组协调控制系统的组成图。
2 单元机组CCS方案设计为了响应电网调度，目前单元机组协调空盒子系统绝大部分采用直接能量平衡型，以炉跟机为基础，采用负荷指令信号间接平衡的控制方法。
经典PID控制附加前馈的控制方法已无法适应当前的生产和控制精度要求，需要在经典空盒子方案的前提下，融合多种现代空盒子理论，引入智能算法，与传统控制系统取长补短，提高协调控制的控制效果，图3为引用“预见控制”和“解耦控制”理论形成的CCS控制方案。
600WM亚临界单元机组协调控制系统分析
单 炉 膛 、 型 布 置 、 角 切 圆 燃 烧 、 衡 通 风 、 封 闭 、 态 ｎ 四 平 全 固 排 渣 、 制 循 环 汽 包 型 燃 煤 锅 炉 ， 料 为 烟 煤 。 住 额 定 工 况 强 燃 下 ， 热 器 出 口 温 度 为 ５ ０ ， 热 器 的 进 、 口 温 度 为 过 ４℃ 再 出
度 和再热汽温 度为 ５０ 。锅炉 为亚 临 界 、 次 中间再 热 、 ４℃ 一
汽 轮 机 一 级 压 力 Ｐ１是 ＤＥ 中 的 一 个 关 键 变 量 ， 线 Ｂ 既 性 地 反 映 了 蒸 气 流 量 Ｄ 的 变 化 ， 线 性 地 反 映 了功 率 Ｎ 又 的 变 化 ， 就 为 锅 炉 和 汽 轮 机 之 间 的 能 量 变 化 建 立 了 统 一 的 这 量 纲 ， Ｐｌ问 接 地 反 映 了锅 炉 和 汽 轮 机 之 间 的 能 量 平 衡 。 即
偏 离给定 值 。（ ／ Ｔ Ｐ Ｐ１ Ｐ ） ｏ不 能 代 表 实 际 进 人 汽 轮 机 的 能 控 制 锅 炉 的 输 出 能 量 ， 证 任 何 工 况 下 机 组 内 部 能 量 供 需 保 而 的 平 衡 。本 机 组 应 用 以 （ ／ ） ０为 前 馈 信 号 。协 调 控 制 量 ， 是 代 表 了 汽 轮 机 所 需 的 能 量 。 Ｐｌ Ｐｖ Ｐ 热 量 信 号 ＨＲ 由主 蒸 汽 流 量 信 号 和 汽 包 压 力 的 微 分 信
２ ＤＥ Ｂ协 调 控 制 系 统 原 理
从 能 量 平 衡 的 观 点 ． 调 控 制 系 统 被 分 为 直 接 能 量 平 协
衡 Ｄ Ｂ协 调 控 制 系 统 和 间 接 能 量 平 衡 Ｉ Ｅ ＥＢ协 调 控 制 系 统 。
机 组 采 用 的 是 直 接 能 量 平 衡 Ｄ Ｂ协 调 控 制 系 统 。 Ｅ ２ １ 直 接 能 量 平 衡 Ｄ Ｂ的 特 点 ． Ｅ
对我国大型火电机组协调控制系统的分析
对我国大型火电机组协调控制系统的分析摘要：目前我国火电站领域的技术具有快速的发展，单元机组的容量已从300mw发展到600mw，外高桥电厂单元机组容量已达到900mw。
dcs系统在火电站的成功应用，大大提高了电站控制领域的自动化投入水平。
本文主要对大型火电机组的两种主要炉型-汽包炉和直流炉机组的协调控制系统的设计机理进行概要性的说明。
关键词：火电站；汽包炉；汽轮机一、协调控制系统的功能和主要含义协调控制系统是我国在80年代引进的火电站控制理念，主要设计思想是将锅炉和汽机作为一个整体，完成对机组负荷、锅炉主汽压力的控制，达到锅炉风、水、煤的协调动作。
对于协调控制系统而言包含三层含义：机组与电网需求的协调、锅炉汽轮机协调以及锅炉风、水、煤子系统的协调。
锅炉汽轮机的协调被认为是机组的协调，主要是协调控制锅炉与汽轮机，提高机组对电网负荷调度的响应性和机组运行的稳定性。
从协调控制系统而言，对汽包锅炉和直流锅炉都具有相同的控制概念，但由于两种炉型在汽水循环上有很大的差别，导致控制系统具有很大的差别。
二、汽包锅炉机组的协调控制系统汽轮机、锅炉协调控制系统概念的引出，主要在于汽轮机和锅炉对于机组的负荷与压力具有完全不同的控制特性，汽轮机以控制调门开度实现对压力、负荷的调节，具有很快的调节特性，而锅炉利用燃料的燃烧产生的热量使给水流量变为蒸汽，其控制燃料的过程取决于磨煤机、给煤机、风机的运行，对压力、负荷的调节具有很慢的调节特性。
因此协调控制系统就是要以优良的控制策略实现对锅炉-汽轮机的统一控制。
以达到锅炉-汽轮机组对负荷响应的快速性和对压力控制的稳定性。
协调控制系统的设计包含了两种协调控制方式，一种是以炉跟机为基础的协调控制系统，这种协调控制方式是建立在锅炉控制压力、汽机控制功率的基础上，具有负荷响应快的优点。
另一种是以机跟炉为基础的协调控制系统，这种协调控制方式是建立在汽机控制压力、锅炉控制功率的基础上。
对于炉跟机为基础的协调控制系统有必要提到80年代中期引用的直接能量平衡控制系统，该控制系统的引用，使汽包锅炉机组的协调控制系统从探索趋于成熟，使汽轮机-锅炉协调控制系统趋于简单、响应性快、稳定性高。
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Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｗｅ ｎｔ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ；ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｏ ｔ ｌｓ ｈ ｍｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｒｕ ｉ；ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｄ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔ ｍ ｏ ｄ ｌ ；ｃ ｎｒ ｃ ｅ ｎ ｏ
０ 引 言
单元 机组 是 一 个 具 有 非线 性 、 强耦 合 、 惯 性 、 大
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炉与 汽轮 机 在响应 外 界负 荷需 求 时不 能协 同动 作 的
问题 。虽 然 锅 炉 和 汽 轮 机 本 身 都 有 各 自的 调 节 系
自动 调度 系统 指令
ＡＧＣ
指 理路 ’ 形 路 姜处回 ｌｌ 回 嚣 １ 成 值 令 主
—１＿— 下 ｌ～
频率 偏 差 校 正回 路
方案、 日立 方案 等 。最后 简要 介 绍 了协 调控 制 系统 在 传 统 火力 发 电以 外 的新 领 域 中的研 究及 应 用
前景。
关 键词 ： 元机 组 ； 单 协调控 制 系统 ； 模 ； 制 方案 建 控
中图分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ２３ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０—０ ８ （ ０ １ ０ ０ １ １０ ６ ２ ２ １ ） ５— ０ ０—０ ７
如图 １ 示 。 所
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鱼塑 旦 ］Ｉ 笙１ 型 堕 全 堕 圭 至 ｌ 至 ｌ 笙 圭
ＲＵＮ ＢＡＣＫ
对 于 Ｃ Ｓ的研 究工 作 ， 分 为 建模 部 分 与 控 制 Ｃ 可 部 分 。随着 控 制理 论 的发展 和计 算机 控 制技 术 的广 泛运 用 ， 人们 对 机组 控 制 对 象 建 模 以及 控 制 方 法 进 行 了深 入广 泛 的研 究 ， 出 了大 量 控 制 策 略 和 优 化 提 方 案 ， 而 在工 程 中得 到采用 ， 得 了非 常好 的实 际 进 取
ｅ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ａ ｉｅ ｍｅ ｈ ｄ ｓ ｄ ｉ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ａ ａｙ ｅ ｒｌｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｔ ｏ ｓｕ ｅ ｎ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｎ ｌｚ ｄ，ｓ ｃ ｓｄ ｒ ｃ ｎ ｒ ｙ ｂ ｌｎ ｅ ｍｅ ｈ ｄ，Ｓ Ｅ ｖ ｒ ｕ ｈ ａ ｉｅ ｔ ｅ ｇ ａ ａ ｃ ｔ ｏ ｅ Ｉ—
可 一
机 组 频率 Ｆ
统 ， 考 虑 到联合 运 行 的特点 ， 须使 它们 保持 协调 但 必 的运 行方 式 ， 在使 机 组 尽 快 适 应 电 网负 荷 变化 的 同 时， 保证 汽 轮机 前 汽 压 不 超 出允 许 范 围 。单元 机 组
协调 控制 系统在 机 炉整体 控 制 系统 中的地 位 和作 用
ｕ ｅ ｒＣＣＳ．Ｔｈ ｒ ｂ ｅ ｏ ｓｄｆ ｏ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｆＣＣＳ ａ ｄ ｔ ｅ ｗａ ｒｓ ｌｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍｓａ ｅ ｐｏｎ ｅ ｕ ．Ｆｅ ｔ ｒ ｓｏ ｅ — ｎ ｈ ｙ ｆ ｏｖ ｎ ｈ ｒ ｂ ｅ ｒ ｉ ｔｄ ｏ ｔ ｏ ａｕ ｅ ｆｓ ｖ
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・
ｌ ・ ０
工业 仪表与 自动化装置
２ １ 年第 ５期 ０１
单 元 机 组 协 调 控 制 系统 研 究 进展
席 原， 刘景宾
（ 北 电力 大学 控 制 与计 算机 工程 学 院 ， 京 １２ ０ ） 华 北 ０ ２６ 摘要： 总结 了单元 机 组协调 控 制 系统 的研 究成 果及发 展 现状 ， 包括 典 型 的锅 炉 一汽轮 机单 元模 型， 单元 机组 协调 控 制 系统 的理论 设计 方 法等 ， 出了协调控 制 系统 尚存 在 的一 些 问题 及 可 能的 解 指 决 思路 。分 析 了几种 具有 代 表 性 的 协 调 控 制 系统 工程 设 计 方案 ， 直接 能 量 平衡 方 法 、ＩＭＥ Ｓ 如 ＳＥ Ｎ
Ａ ｓ ａ ｔＴ ｅｒｓａｃ ｃｉｖｍ ｎｓａ ｄｄ ｖｌｐ ｅ ｔ ｔ ｕ ｆ ｏｒｉａ ｄｃｎｒｌ ｙｔ （ Ｃ ） ｂ ｔ ｃ ： ｈ ｅｅｒｈａｈｅｅ ｅ ｔ ｎ ｅｅ ｍ ｎ ｓ ｔｓｏ ｏｄｎ ｔ ｏｔ ｓ ｍ Ｃ Ｓ ｒ ｏ ａ ｅ ｅ ｏｓ ｅ
ｆｒ ｐ ｗｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｍｍａ ｉ ｄ，ｉ ｃ ｕ ｉ ｇ ｔｐ ｃ ｌｂ ｉ ｒｔ ｒ ｉ ｅ ｍｏ ｅ ｓ ａ ｄ ｃ ｉｆｔ ｅ ｒ ｏ ｔ ｌ ｍｅｈ ｄ ｏ ｏ ｒｕ ｉ ｓ ｕ ｒｚ ｅ ｎ ｌ ｄ ｎ ｙ ｉａ ｏ ｌ － ｂ ｎ ｄ ｌ ｎ ｈ ｅ ｈ ｏ ｙ ｃ ｎ ｒ ｔ ｏ ｓ ｅ ｕ ｏ
大延 迟 、 数 时 变 和 不 确 定 的 复 杂 多 变 量 被 控 对 参 象 。单元 机 组协 调控 制 系统 （ ｃ ） 为 了解 决锅 ｃｓ是
效果 。该 文 旨在对 这 些工 作 做 一 总 结 ， 为进 一 步 提 高 和改善 机组 协调 控 制提 供参 考 和依据 。
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