《2022智慧電廠產(chǎn)業(yè)洞察白皮書》已于4月25日在西安“2023智慧電廠論壇”重磅發(fā)布；作為《白皮書》聯(lián)合發(fā)布單位和論壇支持單位，新華科技主編智能控制版塊，闡述發(fā)電行業(yè)智能控制技術(shù)及智慧電廠解決方案。
為此，我們陸續(xù)推出技術(shù)分享系列，分篇介紹新華科技智能控制技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新點及其在火電機(jī)組上的創(chuàng)新應(yīng)用。本篇介紹iFOC深度調(diào)峰的技術(shù)路線、應(yīng)用案例和客戶價值。
火電機(jī)組調(diào)峰是指在電力系統(tǒng)負(fù)荷波動較大的情況下，火電機(jī)組能夠快速調(diào)整出力，以滿足電網(wǎng)的需求。深度調(diào)峰是指機(jī)組在短時間內(nèi)（一般為4小時以上）可以運行在30%Pe甚至更低的負(fù)荷，以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行需求。當(dāng)前形勢下，隨著新能源大面積接入電網(wǎng)，深度調(diào)峰能力已成為衡量火電機(jī)組調(diào)峰能力的重要指標(biāo)之一，也是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要保障。
iFOC深度調(diào)峰主要應(yīng)用的先進(jìn)控制技術(shù)有:
基于狀態(tài)變量預(yù)估的自適應(yīng)動態(tài)加速技術(shù)；
基于增益調(diào)度的動態(tài)加速自適應(yīng)控制；
小幅連續(xù)反向AGC指令下的動態(tài)加速輸出抑制技術(shù)；
給水再循環(huán)優(yōu)化控制技術(shù)；
小機(jī)切投泵的自動控制技術(shù)；
自適應(yīng)的基于過熱器焓增特性汽溫控制技術(shù)。
基于狀態(tài)變量預(yù)估的自適應(yīng)動態(tài)加速技術(shù)，是一種創(chuàng)新的控制算法，可以實現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的精細(xì)化控制，具有良好的自適應(yīng)性和魯棒性。包括系統(tǒng)狀態(tài)變量的預(yù)估和修正、自適應(yīng)控制參數(shù)的調(diào)整及控制品質(zhì)保證等。其優(yōu)點在于可以根據(jù)實時的數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，不需要對系統(tǒng)進(jìn)行過多的先驗設(shè)定，具有更好的通用性和適應(yīng)性。
基于增益調(diào)度的動態(tài)加速自適應(yīng)控制技術(shù)，主要實現(xiàn)火電機(jī)組控制系統(tǒng)在不同的負(fù)荷范圍內(nèi)自適應(yīng)地調(diào)整動態(tài)加速的增益，從而提高機(jī)組響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，優(yōu)化控制效果。主要包括：①在保證發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和安全性的前提下，實現(xiàn)機(jī)組CCS系統(tǒng)的階躍響應(yīng)性能優(yōu)化；②提升機(jī)組在動態(tài)變化的負(fù)荷和各種環(huán)境的情況下的控制品質(zhì)，提升控制系統(tǒng)的自適應(yīng)性和穩(wěn)定性；③擴(kuò)展在控制指標(biāo)約束下的負(fù)荷階躍擾動范圍，減少動態(tài)加速過程中的振蕩，保證動態(tài)響應(yīng)過程的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性。
某330MW亞臨界機(jī)組，采用iFOC深度調(diào)峰等智能優(yōu)化技術(shù)后，深調(diào)測試曲線如下。經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)測評，深調(diào)最小機(jī)組出力為29.7%Pe（98MW）。
機(jī)組深度調(diào)峰最小技術(shù)出力指標(biāo)評測結(jié)果
| 序號 | 指標(biāo)參數(shù) | 驗收要求 | 評測結(jié)果 |
|---|---|---|---|
| 1 | 負(fù)荷下降階段負(fù)荷變化速率 | 不小于0.8%Pe | 1.35%Pe |
| 2 | 負(fù)荷上升階段負(fù)荷變化速率 | 不小于0.8%Pe | 1.45%Pe |
| 3 | 負(fù)荷穩(wěn)定階段穩(wěn)定時間 | 不少于4小時 | 4小時零8分 |
| 4 | 負(fù)荷穩(wěn)定階段鍋爐運行穩(wěn)定性 | 鍋爐運行穩(wěn)定 | 運行穩(wěn)定 |
| 5 | 負(fù)荷穩(wěn)定階段鍋爐運行安全性 | 鍋爐安全運行 | 運行安全 |
| 6 | 負(fù)荷穩(wěn)定階段污染物排放指標(biāo) | NOx≤50mg/Nm3 SO2≤35mg/Nm3 粉塵≤10mg/Nm3 | NOx：36.67mg/Nm3 SO2：21.96mg/Nm3 粉塵：7.78mg/Nm3 |
| 7 | 負(fù)荷穩(wěn)定階段機(jī)組振動指標(biāo) | 振動不超標(biāo) | 82.87μm（不超標(biāo)） |
| 8 | 負(fù)荷穩(wěn)定階段各主輔設(shè)備運行性能 | 穩(wěn)定、安全 | 穩(wěn)定、安全 |
| 9 | 負(fù)荷穩(wěn)定階段機(jī)組熱工自動指標(biāo) | 自動投入，CCS投入且滿足運行要求 | CCS全程投入運行 |
| 10 | 負(fù)荷穩(wěn)定機(jī)組負(fù)荷 | 負(fù)荷波動相對平均值±3%Pe以內(nèi) | -0.39~0.583%Pe |
某660MW超臨界機(jī)組，采用iFOC深度調(diào)峰等智能優(yōu)化技術(shù)后，深度調(diào)峰過程中的自動切、并泵過程曲線和深度調(diào)峰測試過程（30%Pe）曲線如下。
應(yīng)用iFOC深度調(diào)峰等智能優(yōu)化技術(shù)后，火電機(jī)組可以實現(xiàn)30%Pe-100%Pe負(fù)荷下CCS全程投入，自動實現(xiàn)小機(jī)汽源投切和再循環(huán)門控制，自動實現(xiàn)機(jī)組干、濕態(tài)轉(zhuǎn)換功能（分為人工確認(rèn)和強(qiáng)制轉(zhuǎn)態(tài)二種），從而提高機(jī)組的靈活性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。30%Pe～50%Pe的20%Pe階躍變負(fù)荷過程中，實際負(fù)荷變化率大于1.35%Pe/min，優(yōu)于要求的0.8%Pe/min標(biāo)準(zhǔn)，其他的各項指標(biāo)也優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
以案例二為例，通過優(yōu)化控制策略，應(yīng)用iFOC深度調(diào)峰技術(shù)，可挖掘機(jī)組深度調(diào)峰能力，降低操作人員勞動強(qiáng)度，使機(jī)組在深調(diào)中響應(yīng)更快、更安全、更高效、更穩(wěn)定，真正實現(xiàn)了“低谷壓得下，高峰頂?shù)蒙稀钡倪\行目標(biāo)。參照最近月份深調(diào)頻次和煤炭價格，此項應(yīng)用將助力電廠在安全平穩(wěn)的前提下降本增效約100萬元/月，年創(chuàng)效可達(dá)1000萬元左右。
新華科技智能控制技術(shù)專門為解決大型火電機(jī)組控制難題而研發(fā)，目前已無縫集成在新華iPlant智能發(fā)電平臺中，與智能預(yù)警技術(shù)一起，作為ICS智能控制的應(yīng)用雙核，為打造“安全高效環(huán)保靈活”的智慧電廠提供強(qiáng)力技術(shù)支撐。未來，新華科技將基于新華CANOS大數(shù)據(jù)平臺，繼續(xù)整合需求、聚合數(shù)據(jù)、融合優(yōu)勢，提供ICS智能控制和IMS智慧管理兩類應(yīng)用，致力于構(gòu)建行業(yè)生態(tài)共同體，推動智慧電廠建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展！
