科创中国

超（超）临界火电机组设备数量多，被控参数耦合特性复杂，工艺系统关联性紧密，运行工况转变快速，增加了运行人员操作的难度。机组启停、状态转换等过程中大量的设备启停切换、参数动态调整等，对操作人员的水平要求高，劳动强度大，风险性大幅度提高，可能发生误操作，甚至危及设备安全。 机组自启停控制系统（APS）将火电机组的启动和停止过程分为几个断点，只需运行人员进行一些确认操作，即可自动完成机组启动过程和停机过程。但由于多方面原因，目前国内APS技术的实际应用情况并不理想。为此，有必要结合APS技术、智能控制技术和全激励式仿真技术，深入分析解决当前火电机组存在的控制难题，提升机组智能化水平，为建设智能电站打下坚实基础。 该项目针对超（超）临界火电机组启停过程安全风险大、调峰能力差的难题，在智能控制策略、启动路径识别、制粉系统最优启停控制、汽轮机启动过程风险预估等关键技术方面开展了系统化研究；以智能启停和智能调峰为核心，结合预估控制、模糊控制、专家控制、学习控制等多种先进智能控制方法，提出了一种基于三级递阶控制框架的火电机组智能控制策略；开发了“火电机组智能控制系统”（Thermal Power Unit Intelligent Control System，缩写为PIC System，以下简称“PIC系统”），包括智能启机、智能运行、智能停机三大模块，每个模块下分阶段、功能组、功能子组等，实现了超（超）临界火电机组启机、运行、停机的全过程智能控制，提高了机组启停的安全性、经济性和智能化水平，提高了机组网源协调能力。 成果的主要技术创新点包括： （1）提出了一种基于三级递阶控制框架的火电机组智能控制策略，为火电机组实现启机、运行、停机的全过程智能控制奠定了基础。 （2）基于机组启动前的机组、设备状况等约束条件，通过混合整数线性规划算法实现了火电机组启动路径的识别及风险评估，提高了机组不同启动工况的适应能力。 （3）建立了制粉系统优化启停控制推理专家知识库，解决了制粉系统启停时机选择难题；采用基于分解聚类算法的改进型T-S模糊模型，解决了双进双出钢球磨的实时出力计量难题。 （4）采用基于模糊数相似度风险分析方法，对汽轮机启动过程进行了风险预估和管控，实现了一种不依赖于热应力模型的汽轮机自启动控制方式，拓展了智能控制系统的适用范围。 本项目研究成果能切实提高超（超）临界火电机组的安全性、经济性和自动化水平，减轻运行人员劳动强度；增强机组AGC调峰范围和调峰速度，提高网源协调性能，有利于电网的安全稳定，特别对特高压电网的稳定运行能起到支撑作用。本项目提出和设计的智能控制系统是建设智能化电站、数字化电站的必备组件，是工业4.0在电力行业的具体体现之一。 依托研究成果，取得10项授权发明专利，编撰出版2部专著，发表论文19篇。 应用领域：智能电厂建设工程；大型火电机组新建工程或控制系统改造工程；火电机组控制优化。