一种IGCC机组一次调频控制方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及igcc机组控制，具体而言，涉及一种igcc机组一次调频控制方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、一次调频是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就会自动控制机组有功功率的增减以限制电网频率变化，从而使电网频率维持稳定的自动控制过程。

2、igcc机组由空分岛、气化岛、净化岛和动力岛四大部分组成：空分岛生产的氧气供气化岛燃烧，气化岛将煤粉与氧气混合进行不充分燃烧生成低热值合成气，该低热值合成气经净化岛脱硫净化后进入动力岛以供低热值燃机燃烧，推动发电机做功。igcc机组在正常运行期间多采用合成气工况下的“机跟炉”(气化炉控负荷，燃机控压力的协调控制模式)协调运行方式。

3、igcc机组一次调频方法一般包括以下两种：

4、方法一：参见图4，一次调频控制回路动作在dcs(distribution control system，分散控制系统)侧，通过一次调频变动量计算公式结合频差计算出所需动作负荷量，将该动作负荷量作用在气化炉负荷控制回路上，通过改变气化炉负荷，完成机组一次调频功能。

5、方法二：参见图5，一次调频控制回路动作在tcs(turbine control system，透平控制系统)侧，根据燃机所处的不同工况有不同的控制方式：在燃油工况下，不考虑机前合成气压力的影响，当机组存在频差时，燃机迅速增减燃料调阀，调整负荷，完成一次调频功能；在合成气工况下，考虑到负荷变化会引起机前合成气压力的波动，为保证燃机安全运行，对一次调频负荷变动量的变化速度及上下限值进行限制，放缓一次调频控制回路动作时的负荷变化速度，保证机组在合成气工况下一次调频的安全性。

6、由于气化岛的大迟滞性，气化炉负荷变化速率较低，合成气的产出不能很好地匹配燃机负荷的快速变化，当电网频率偏离额定值而需要机组一次调频控制回路动作时，现有的两种控制方式存在以下缺陷：

7、方法一存在的缺陷：因为气化炉负荷响应的大迟滞性，在电网频率变化超过额定值时，短时间内机组负荷无法迅速反应，这种一次调频控制方法远无法满足电网对机组一次调频控制回路动作速度及负荷贡献度等指标的要求。

8、方法二存在的缺陷：相比于方法一，采用tcs侧一次调频控制回路动作大大提高了机组负荷的响应速度，在燃油工况下完全可以满足电网对一次调频控制指标的要求，但在合成气工况下，燃机的负荷变化速度及变动量受到限制，不能满足电网的要求，同时燃机机前的合成气压力会随着燃机负荷变化而波动，压力波动最终会由机组负荷协调控制回路来消纳，带来的后果是对机组一次调频控制的反作用，更加不利于机组完成电网对一次调频控制指标的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种igcc机组一次调频控制方法、系统、设备及存储介质，以解决背景技术中所指出的问题。

2、本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种igcc机组一次调频控制方法，包括如下步骤：

3、确定燃机机前合成气压力的安全边界条件，取消对合成气工况下的一次调频负荷变动量的变化速度及上下限值的限制；

4、将tcs侧燃机一次调频控制回路动作信号、燃机合成气工况信号和一次调频负荷变动量信号引至分散控制系统dcs侧；

5、当合成气工况下机组一次调频控制回路动作时，则在dcs侧基于安全边界条件调用协调控制策略控制合成气压力，一次调频控制回路动作结束后，当检测到合成气压力恢复到预设范围时，则恢复正常控制模式，其中，所述协调控制策略包括燃机控制方式切换以及通过气化炉负荷控制合成气压力补偿。

6、根据一种优选实施方式，所述确定燃机机前合成气压力的安全边界条件包括：将燃机负荷控制切换至本地，维持气化炉负荷不变并改变燃机负荷，基于燃机负荷变化值获取所述安全边界条件。

7、根据一种优选实施方式，所述基于安全边界条件调用协调控制策略控制合成气压力包括：燃机控制方式由定压控制模式切换至滑压控制模式，合成气压力补偿回路同时对合成气压力控制回路和气化炉负荷控制回路进行压力补偿。

8、根据一种优选实施方式，所述基于安全边界条件调用协调控制策略控制合成气压力被有条件地执行，所述条件包括：确定一次调频负荷变动量的正负性。

9、根据一种优选实施方式，当一次调频负荷变动量为正时，所述压力补偿包括：合成气压力下降时，压力补偿回路维持燃机负荷指令不变，当合成气压力低于安全边界值下限时，压力补偿回路作用燃机负荷指令下降、气化炉负荷上升，直至合成气压力恢复到预设范围；

10、当一次调频负荷变动量为负时，所述压力补偿包括：合成气压力上升时，压力补偿回路维持燃机负荷指令不变，当合成气压力高于安全边界值上限时，压力补偿回路作用燃机负荷指令上升、气化炉维持当前负荷不变，直至合成气压力恢复到预设范围。

11、根据一种优选实施方式，当检测到合成气压力恢复到预设范围且达到预设的闭锁时间时，则恢复正常控制模式。

12、根据一种优选实施方式，所述预设的闭锁时间由一次调频负荷变动量折算得到。

13、本发明还提供一种igcc机组一次调频控制系统，应用到上述所述的方法，包括：

14、第一处理模块，用于确定燃机机前合成气压力的安全边界条件，取消对合成气工况下的一次调频负荷变动量的变化速度及上下限值的限制；

15、第二处理模块，用于将tcs侧燃机一次调频控制回路动作信号、燃机合成气工况信号和一次调频负荷变动量信号引至分散控制系统dcs侧；

16、第三处理模块，用于当合成气工况下机组一次调频控制回路动作时，则在dcs侧基于安全边界条件调用协调控制策略控制合成气压力，一次调频控制回路动作结束后，当检测到合成气压力恢复到预设范围时，则恢复正常控制模式，其中，所述协调控制策略包括燃机控制方式切换以及通过气化炉负荷控制合成气压力补偿。

17、本发明还提供一种电子设备，包括：

18、存储器，所述存储器存储执行指令；

19、以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如上述所述的方法。

20、本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如上述所述的方法。

21、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明所提供的一种igcc机组一次调频控制方法、系统、设备及存储介质，可提高igcc机组一次调频负荷的变化速度，消除机组在一次调频控制回路动作期间的合成气压力对一次调频控制回路的负面影响，使得机组在合成气工况下的一次调频控制指标满足电网需求，同时又能兼顾机组运行的安全性。

技术特征：

1.一种igcc机组一次调频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的igcc机组一次调频控制方法，其特征在于，所述确定燃机机前合成气压力的安全边界条件包括：将燃机负荷控制切换至本地，维持气化炉负荷不变并改变燃机负荷，基于燃机负荷变化值获取所述安全边界条件。

3.如权利要求2所述的igcc机组一次调频控制方法，其特征在于，所述基于安全边界条件调用协调控制策略控制合成气压力包括：燃机控制方式由定压控制模式切换至滑压控制模式，合成气压力补偿回路同时对合成气压力控制回路和气化炉负荷控制回路进行压力补偿。

4.如权利要求3所述的igcc机组一次调频控制方法，其特征在于，所述基于安全边界条件调用协调控制策略控制合成气压力被有条件地执行，所述条件包括：确定一次调频负荷变动量的正负性。

5.如权利要求4所述的igcc机组一次调频控制方法，其特征在于，当一次调频负荷变动量为正时，所述压力补偿包括：合成气压力下降时，压力补偿回路维持燃机负荷指令不变，当合成气压力低于安全边界值下限时，压力补偿回路作用燃机负荷指令下降、气化炉负荷上升，直至合成气压力恢复到预设范围；

6.如权利要求1至5任一项所述的igcc机组一次调频控制方法，其特征在于，当检测到合成气压力恢复到预设范围且达到预设的闭锁时间时，则恢复正常控制模式。

7.如权利要求6所述的igcc机组一次调频控制方法，其特征在于，所述预设的闭锁时间由一次调频负荷变动量折算得到。

8.一种igcc机组一次调频控制系统，应用到权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及IGCC机组控制技术领域，具体而言，涉及一种IGCC机组一次调频控制方法、系统、设备及存储介质，步骤如下：确定燃机机前合成气压力的安全边界条件，取消对合成气工况下的一次调频负荷变动量的变化速度及上下限值的限制；当合成气工况下机组一次调频控制回路动作时，则在DCS侧基于安全边界条件调用协调控制策略控制合成气压力，一次调频控制回路动作结束后，当检测到合成气压力恢复到预设范围时恢复正常控制模式。本发明可提高机组一次调频负荷变化速度，消除机组在一次调频控制回路动作期间的合成气压力对一次调频控制回路的负面影响，使得机组在合成气工况下的一次调频控制指标满足电网需求，同时又能兼顾机组运行的安全性。

技术研发人员：吴楠,周广利,段进宽,李志强,刘飘,张皓,袁帅,庄磊,于庭芳,王赞惠,李帅,侯兴鑫,冯书雅,崔念琦,祁海鹏,艾云涛,王相平,许冬亮,贾东升
受保护的技术使用者：华能（天津）煤气化发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12