燃气—蒸汽联合循环机组的建模与控制研究

作     者：乔侨 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕剑虹

授予年度：2017年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：燃气—蒸汽联合循环 最小二乘 模糊内模控制 模拟退火遗传算法 集成经济性能指标 

摘      要：近几年我国火电行业飞速发展,火电过剩以及其带来的环境污染问题已成为我国电力行业的核心矛盾。本文研究的燃气—蒸汽联合循环机组是一个具有强非线性和时变特性的复杂气动热力学系统。目前,现场基于传统PID控制策略的联合循环机组在AGC、负荷、一次调频等控制方面还难以达到电网的考核要求。针对这一问题,本文在以下几个方面开展了研究工作:1.在燃气—蒸汽联合循环机组的高、低负荷点上分别对燃气轮机燃料阀和汽轮机调门进行开环动态特性试验,并采集机组实发功率、燃机侧实发功率、汽机侧实发功率、汽轮机主蒸汽压力等相关试验数据,采用最小二乘法辨识被控对象模型的参数,建立完整的机组负荷控制系统的传递函数模型,最后对拟合得到的模型进行精度验证。2.综合内模控制和模糊控制两种智能算法的优点,设计出以燃气轮机燃料阀开度和汽轮机调门开度为输入、机组实发功率和汽机主汽压力为输出的2x2多变量模糊内模机组负荷控制系统,并加入改进的一次调频模糊智能前馈用于提高机组的一次调频能力。仿真结果表明,在联合循环机组的负荷和压力控制方面,多变量模糊内模控制系统均比常规PID控制系统动态性能更好、过程超调更小、过渡时间更短、鲁棒性更强。3.在遗传算法(GA)中融入模拟退火算法(SA)的思想,形成局部和全局搜索能力都很强的模拟退火遗传算法,并将其运用到上述多变量模糊内模控制系统的参数优化中,同时引入集成经济性能指标作为优化算法的目标函数,使机组在满足电网考核要求的同时,又可以保证汽轮机主汽压力波动最小,从而使机组达到最佳经济性。在高、低两个负荷点分别对参数优化前、后的多变量模糊内模机组负荷控制系统进行仿真比较。结果表明,在联合循环机组的负荷和压力控制方面,参数优化后的负荷控制系统的控制品质更高。而且基于此方法设计的先进负荷控制系统在工程现场得到初步成功应用,也证明了这种方法现实可行。