一种燃气轮机联合循环机组的控制方法和装置与流程

1.本发明涉及自动控制技术应用领域，尤其涉及一种燃气轮机联合循环机组的控制方法和装置。


背景技术：

2.自动发电控制(automatic generation control，简称agc)是现代电网运行控制的一项基本和重要功能，是建立在电网高度自动化的能量管理系统与发电机组协调控制系统的间的闭环控制的一种先进技术手段。实施agc可获得以高质量电能为前提的实时电力供需平衡，提升电网运行的经济性，减少电网即电厂调度运行人员的劳动强度。随着电力系统自动化水平的快速发展和社会对于供电品质要求的提高，agc已成为实现电网经济、优化运行的重要一步，也是电力技术向高层次发展的必然趋势。
3.目前，国内电网一般都要求火电厂机组负荷调节都参与agc控制，燃气轮机联合循环换机组因其高效低排，启停灵活、调峰性能好(负荷变化范围和变化速率一般都优于燃煤机组)等优点，在目前电网结构中越来越多地承担着调峰的任务，因此燃气轮机联合循环机组与agc具有十分密切的关系。而根据燃机的特点，每台燃机运行中都有一个基本负荷(即最高负荷)，并且最高负荷受大气环境温度等因素的直接影响。通常情况下，当燃气轮机升负荷至基本负荷时，机组会进入温度控制模式，排气温度控制回路输出的燃料量小于转速控制回路的输出。由于转速控制回路起初维持正偏差，在燃气轮机负荷指令开始降低的前几分钟，转速控制回路输出燃料量仍大于温度控制回路输出值，机组仍处于温度控制模式。即机组进入温度控制模式后降负荷的前几分钟内，机组的变负荷速率达不到缺省值，不能够及时响应agc控制指令，直到机组退出温度控制进入转速控制模式，严重影响到agc调节性能。
4.针对上述现有技术在温度控制模式无法及时响应agc控制指令，导致的严重影响到agc调节性能问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种燃气轮机联合循环机组的控制方法和装置，以至少解决现有技术在温度控制模式无法及时响应agc控制指令，导致的严重影响到agc调节性能的问题。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.第一方面，本发明实施例提供一种燃气轮机联合循环机组的控制方法，包括：在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；在检测结果为是的情况下，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式进入转速控
制模式，实现无扰切换控制。
8.可选的，该方法还包括：燃料行程基准的变化正比于给定控制基准与实际转速之差。
9.进一步地，可选的，该方法还包括：在燃气轮机联合循环机组并网后，通过有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制，其中，通过有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制包括：当转速偏差在预设区间之内时，不进行偏差调节，直到转速偏差大于预设区间后，对大于预设区间后的偏差进行调节。
10.可选的，转速基准是经过中间值选择门选择后的输出，其中，中间值选择门设置有高限值、运行阶段低限值、启动或停机阶段低限值和预置值。
11.进一步地，可选的，依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准包括：燃气轮机联合循环机组在agc降负荷过程中，当负荷基准值降低至当前实际负荷时，在临界位置使得燃气轮机联合循环机组的转速控制燃料行程基准跟踪当前温度控制燃料行程基准；当负荷基准值的降低至小于实际负荷时，燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式并无扰进入转速控制模式。
12.第二方面，本发明实施例提供一种燃气轮机联合循环机组的控制装置，包括：检测模块，用于在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；控制模块，用于在检测结果为是的情况下，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；计算模块，用于依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式进入转速控制模式，实现无扰切换控制。
13.可选的，燃料行程基准的变化正比于给定控制基准与实际转速之差。
14.进一步地，可选的，该装置还包括：优化控制模块，用于在燃气轮机联合循环机组并网后，通过有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制，其中，通过有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制包括：当转速偏差在预设区间之内时，不进行偏差调节，直到转速偏差大于预设区间后，对大于预设区间后的偏差进行调节。
15.可选的，转速基准是经过中间值选择门选择后的输出，其中，中间值选择门设置有高限值、运行阶段低限值、启动或停机阶段低限值和预置值。
16.进一步地，可选的，计算模块包括：跟踪单元，用于燃气轮机联合循环机组在agc降负荷过程中，当负荷基准值降低至当前实际负荷时，在临界位置使得燃气轮机联合循环机组的转速控制燃料行程基准跟踪当前温度控制燃料行程基准；计算单元，用于当负荷基准值的降低至小于实际负荷时，燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式并无扰进入转速控制模式。
17.本发明实施例提供了一种燃气轮机联合循环机组的控制方法和装置。在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；在检测结果为是的情况下，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式进入转速控制模
式，实现无扰切换控制，从而能够达到机组能够自动且快速响应agc负荷指令的技术效果。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1为本发明实施例一提供的一种燃气轮机联合循环机组的控制方法的流程示意图；
20.图2为本发明实施例一提供的一种燃气轮机联合循环机组的控制方法的架构示意图；
21.图3为本发明实施例二提供的一种燃气轮机联合循环机组的控制装置的示意图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
23.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
24.还需要说明是，本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。
25.实施例一
26.第一方面，本发明实施例提供一种燃气轮机联合循环机组的控制方法，图1为本发明实施例一提供的一种燃气轮机联合循环机组的控制方法的流程示意图；如图1所示，本技术实施例提供的燃气轮机联合循环机组的控制方法包括：
27.步骤s102，在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；
28.步骤s104，在检测结果为是的情况下，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；
29.步骤s106，依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式进入转速控制模式，实现无扰切换控制。
30.可选的，本技术实施例提供的燃气轮机联合循环机组的控制方法还包括：燃料行程基准的变化正比于给定控制基准与实际转速之差。
31.进一步地，可选的，本技术实施例提供的燃气轮机联合循环机组的控制方法还包括：在燃气轮机联合循环机组并网后，通过有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制，其中，通过有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制包括：当转速偏差在预设区间之内时，不进行偏差调节，直到转速偏差大于预设区间后，对大于预设区间后的
偏差进行调节。
32.可选的，转速基准是经过中间值选择门选择后的输出，其中，中间值选择门设置有高限值、运行阶段低限值、启动或停机阶段低限值和预置值。
33.进一步地，可选的，步骤s106中依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准包括：燃气轮机联合循环机组在agc降负荷过程中，当负荷基准值降低至当前实际负荷时，在临界位置使得燃气轮机联合循环机组的转速控制燃料行程基准跟踪当前温度控制燃料行程基准；当负荷基准值的降低至小于实际负荷时，燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式并无扰进入转速控制模式。
34.综上，图2为本发明实施例一提供的一种燃气轮机联合循环机组的控制方法的架构示意图，如图2所示，
35.本技术实施例提供的燃气轮机联合循环机组的控制方法中燃气轮机联合循环机组(后续简称机组)在agc控制调节负荷且机组已经进入温度控制模式时，在机组负荷基准值(变化量，不是固定值)降低至当前实际负荷的阶段，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度控制燃料行程基准(fsrt)，反向推算此工况下机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准(fsrn)所对应的转速基准(tnr)，以此完成机组及时退出温度控制模式进入转速控制模式，并实现无扰切换控制；同时对机组转速控制进行优化控制，提升机组在agc控制的调节性能。
36.本技术实施例中，在燃气轮机联合循环机组转速控制遵循比例控制规律，也就是燃料行程基准(fsr)的变化正比于给定控制基准(转速给定值或转速基准)tnr与实际转速之差，即：
37.δfsr
∝
(tnr-tnhsys)
38.fsrn＝(tnr-tnhsys)*k
droop
+fsrn039.式中fsrn——有差转速控制的燃料行程基准；
40.tnhsys——带滤波速率限制后的转速
41.tnr——转速基准；
42.k
droop
——决定有差转速控制不等率δ的控制常数；
43.fsrn0——燃气轮机全速(额定转速)空载的fsr值，固定常数；
44.在燃气轮机联合循环机组并网后，通过上述的有差转速控制(fsrn)进行偏差死区优化控制，即当转速偏差在2转之内时，不进行偏差调节，直到转速偏差超过2转后再对超出2转后的偏差进行调节。即，
45.fsrn＝(tnr-f1(x))*k
droop
+fsrn046.其中，
47.在转速控制逻辑中tnr是经过中间值选择门(即高低限制)选择后的输出，并且中间值选择门设置有4个常数输入。即高限值tnrk1、运行阶段低限值tnrk2、启动或停机阶段低限值tnrk3、预置值tnrk4；
48.其中，在运行时tnrk1＝107％,以此保证在有差转速控制不等率δ＝4％时，即使电
网盈功率(频率高达103％)，该燃气轮机仍然可发出全功率；在机组进行超速试验时tnrk1＝111.5％,以便在空载时轮机可以把转速升高到这个数值。
49.运行阶段低限值tnrk2＝95％，保证即使电网欠功率(频率低到95％)时仍能通过tnr把轮机负荷降至零；
50.启动或停机阶段低限值tnrk3＝0％，即机组在零转速起，转速控制即可介入fsr控制；
51.预置值tnrk4＝100.3％，用于准备并网的转速，通常电网频率额定值为100％，超出的0.3％是为了避免并网后电网频率波动造成发电机出现逆功率。
52.z-1
与加法器组成数字积分器，l83jdn决定了升降速率常数tnkr1_n的某一个值，即通过不同的逻辑选择不同的积分速率常数。自动升降负荷指令l70r/l70l决定了积分的方向，即l70r＝1,l70l＝0时，积分值上升，逐渐增加tnr，反向积分实现降低tnr，l70r＝0,l70l＝0时，积分中止，tnr保持不变。
53.机组在agc降负荷过程中，当负荷基准值降低至当前实际负荷时，在该临界位置使得机组的转速控制燃料行程基准(fsrn)跟踪此时温度控制燃料行程基准(fsrt)，随着负荷基准值的降低至小于实际负荷，机组及时退出温度控制模式并无扰进入转速控制模式。
54.fsrt＝fsrn＝(tnr-f1(x))*k
droop
+fsrn055.即，tnr＝(fsrt-fsrn0)/k
droop
+f1(x)
56.将机组处于温度控制模式下的燃料行程基准对应的转速控制燃料行程基准下的转速基准(tnr)记为f2(x)，即f2(x)＝(fsrt-fsrn0)/k
droop
+f1(x)
57.其中，转速基准计算逻辑如下：
58.tnr(i)＝if(a,if(b,f2(x),tnr(i-1)),tnr(i-1))
59.其中：
60.tnr(i)：当前时刻的转速基准；
61.tnr(i-1)：上一时刻的转速基准；
62.选择逻辑a:机组并网后，agc控制已投入且机组处于温度控制模式；
63.选择逻辑b:在a条件下，当机组负荷基准值降低至实际负荷时，触发一个短脉冲信号或上升沿信号；
64.通过本技术实施例提供的燃气轮机联合循环机组的控制方法，对于燃气轮机联合循环机组在agc控制调节负荷且机组已经进入温度控制模式时，能够及时退出温度控制模式并无扰进入转速控制模式，快速响应agc控制命令，响应电网控制，提高机组自动化水平以及电厂竞争力。
65.本发明实施例提供了一种燃气轮机联合循环机组的控制方法。在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；在检测结果为是的情况下，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式进入转速控制模式，实现无扰切换控制，从而能够达到机组能够自动且快速响应agc负荷指令的技术效果。
66.实施例二
67.第二方面，本发明实施例提供一种燃气轮机联合循环机组的控制装置，图3为本发明实施例二提供的一种燃气轮机联合循环机组的控制装置的示意图，如图3所示，本技术实施例提供的燃气轮机联合循环机组的控制装置包括：检测模块32，用于在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；控制模块34，用于在检测结果为是的情况下，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；计算模块36，用于依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式进入转速控制模式，实现无扰切换控制。
68.可选的，燃料行程基准的变化正比于给定控制基准与实际转速之差。
69.进一步地，可选的，本技术实施例提供的燃气轮机联合循环机组的控制装置还包括：优化控制模块，用于在燃气轮机联合循环机组并网后，通过有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制，其中，通过有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制包括：当转速偏差在预设区间之内时，不进行偏差调节，直到转速偏差大于预设区间后，对大于预设区间后的偏差进行调节。
70.可选的，转速基准是经过中间值选择门选择后的输出，其中，中间值选择门设置有高限值、运行阶段低限值、启动或停机阶段低限值和预置值。
71.进一步地，可选的，计算模块包括：跟踪单元，用于燃气轮机联合循环机组在agc降负荷过程中，当负荷基准值降低至当前实际负荷时，在临界位置使得燃气轮机联合循环机组的转速控制燃料行程基准跟踪当前温度控制燃料行程基准；计算单元，用于当负荷基准值的降低至小于实际负荷时，燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式并无扰进入转速控制模式。
72.本发明实施例提供了一种燃气轮机联合循环机组的控制装置。在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；在检测结果为是的情况下，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式进入转速控制模式，实现无扰切换控制，从而能够达到机组能够自动且快速响应agc负荷指令的技术效果。
73.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
74.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
75.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
76.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种燃气轮机联合循环机组的控制方法，其特征在于，包括：在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且所述燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测所述燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；在检测结果为是的情况下，通过所述负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；依据所述燃料行程基准计算所述燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得所述燃气轮机联合循环机组及时退出所述温度控制模式进入所述转速控制模式，实现无扰切换控制。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：所述燃料行程基准的变化正比于给定控制基准与实际转速之差。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述燃气轮机联合循环机组并网后，通过所述有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制，其中，所述通过所述有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制包括：当转速偏差在预设区间之内时，不进行偏差调节，直到转速偏差大于所述预设区间后，对大于所述预设区间后的偏差进行调节。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述转速基准是经过中间值选择门选择后的输出，其中，所述中间值选择门设置有高限值、运行阶段低限值、启动或停机阶段低限值和预置值。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述燃料行程基准计算所述燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准包括：所述燃气轮机联合循环机组在agc降负荷过程中，当所述负荷基准值降低至所述当前实际负荷时，在临界位置使得所述燃气轮机联合循环机组的转速控制燃料行程基准跟踪当前温度控制燃料行程基准；当负荷基准值的降低至小于实际负荷时，所述燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式并无扰进入转速控制模式。6.一种燃气轮机联合循环机组的控制装置，其特征在于，包括：检测模块，用于在燃气轮机联合循环机组执行agc控制调节负荷，且所述燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测所述燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；控制模块，用于在检测结果为是的情况下，通过所述负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；计算模块，用于依据所述燃料行程基准计算所述燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得所述燃气轮机联合循环机组及时退出所述温度控制模式进入所述转速控制模式，实现无扰切换控制。7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述燃料行程基准的变化正比于给定控制基准与实际转速之差。8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述装置还包括：优化控制模块，用于在所述燃气轮机联合循环机组并网后，通过所述有差转速控制的
燃料行程基准进行偏差死区优化控制，其中，所述通过所述有差转速控制的燃料行程基准进行偏差死区优化控制包括：当转速偏差在预设区间之内时，不进行偏差调节，直到转速偏差大于所述预设区间后，对大于所述预设区间后的偏差进行调节。9.根据权利要求6至8中任意一项所述的控制装置，其特征在于，所述转速基准是经过中间值选择门选择后的输出，其中，所述中间值选择门设置有高限值、运行阶段低限值、启动或停机阶段低限值和预置值。10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述计算模块包括：跟踪单元，用于所述燃气轮机联合循环机组在agc降负荷过程中，当所述负荷基准值降低至所述当前实际负荷时，在临界位置使得所述燃气轮机联合循环机组的转速控制燃料行程基准跟踪当前温度控制燃料行程基准；计算单元，用于当负荷基准值的降低至小于实际负荷时，所述燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式并无扰进入转速控制模式。

技术总结
本发明实施例公开了一种燃气轮机联合循环机组的控制方法和装置。该控制方法包括：在燃气轮机联合循环机组执行AGC控制调节负荷，且燃气轮机联合循环机组进入温度控制模式的情况下，检测燃气轮机联合循环机组的负荷基准值是否降低至当前实际负荷的阶段；在检测结果为是的情况下，通过负荷基准值等于当前实际机组负荷时的温度，控制燃料行程基准；依据燃料行程基准计算燃气轮机联合循环机组在转速控制模式下转速控制燃料行程基准所对应的转速基准，以使得燃气轮机联合循环机组及时退出温度控制模式进入转速控制模式，实现无扰切换控制。本发明提供的方案能够达到机组能够自动且快速响应AGC负荷指令的技术效果。快速响应AGC负荷指令的技术效果。快速响应AGC负荷指令的技术效果。


技术研发人员：郑瑞祥 许伟强 姜海明 张方 张莉 吴学崇 周晟阳 孔婧 蔚伟 张瑞臣
受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司
技术研发日：2022.09.08
技术公布日：2023/5/31