成果簡介： 針對現代火電機組存在負荷升降速率低、關鍵參數波動大及系統(tǒng)不能很好適應煤種變化等實際問題，本成果通過有機融合預測控制技術、神經網絡學習技術及自適應控制技術，提出了現代火電機組AGC控制的先進解決方案，研制了AGC實時優(yōu)化控制裝置“INFIT”，實際應用表明：采用“INFIT”后，可以獲得如下效益：
獲得更高的AGC響應速率和調節(jié)精度
根據機組實際能力，可達到2.0%/min或更高的AGC運行速率和更好的負荷控制精度，使您在將來的電力市場競爭中處于領先地位。
機組運行更加平穩(wěn)
機組運行中主汽壓力、主汽溫度的波動幅度可被減小至：
穩(wěn)態(tài)工況 ±0.1MPa/±
變負荷工況 ±0.4MPa/±
使您的機組具有更加穩(wěn)定、可靠的運行品質。
機組運行中的燃料、給水波動大幅減小
通過智能預測算法使機組在AGC運行中的燃料、給水等控制量的波動幅度減小60%以上，對于減小機組設備磨損、延長鍋爐金屬管材壽命、減少爆管極為有利。
完全消除煤種變化對機組控制品質的影響
采用神經網絡技術實時校正煤種的熱值、制粉延遲的變化，使機組在燃用不同煤種時始終具有良好的控制品質。
具有更好的運行效率
通過先進控制算法的應用有效投入再熱煙氣擋板自動，大幅減少再熱減溫水量，同時優(yōu)化機組滑壓曲線使其在更加經濟的工況點運行，機組運行效率可得到明顯提升。
要從根本上解決上述問題，應將先進的控制技術如：預測控制、神經網絡控制、自適應控制、模糊控制等技術應用到火電機組的優(yōu)化控制中來。“INFIT”實時優(yōu)化控制系統(tǒng)融合了多種國際上最先進的控制技術，是專門為解決上述火電機組AGC控制中難點問題而研發(fā)的先進控制平臺，相關的新協調控制策略如圖1所示。
“INFIT” 實時優(yōu)化控制系統(tǒng)具有以下特點：
⑴ 采用預測控制技術作為機組閉環(huán)控制的核心環(huán)節(jié)
“INFIT”系統(tǒng)在整體控制結構上仍采用前饋+反饋的控制模式，但與常規(guī)DCS控制策略不同的是在其在反饋控制部分應用了目前國際上最前沿的解決大滯后對象控制問題的預測控制技術[2]，取代了原有的PID控制。采用這種技術能夠提前預測被調量（如主汽壓力、汽溫等參數）的未來變化趨勢，而后根據被調量的未來變化量進行控制，有效提前調節(jié)過程，從而大幅提高了機組AGC控制系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性和抗擾動能力。
⑵ 對機組運行特性參數進行全工況實時校正
常規(guī)DCS的控制回路，其控制參數一經整定結束就不會改變，對于日后機組工況的變化無能為力；“INFIT”系統(tǒng)采用競爭型的神經網絡學習算法[3,4]來實時校正機組運行中與控制系統(tǒng)密切相關的各種特性參數（包括燃料熱值、汽耗率、機組滑壓曲線、中間點溫度設定曲線、制粉系統(tǒng)慣性時間等），并根據這些特性參數實時計算AGC控制系統(tǒng)的前饋和反饋回路中的各項控制參數，使得整個系統(tǒng)始終處于在線學習的狀態(tài)，控制性能不斷向最優(yōu)目標逼近。
圖1 “INFIT”所采用的新協調控制策略
⑶ 對AGC運行模式進行了特別優(yōu)化
常規(guī)DCS控制方案對于機組運行在CCS方式還是AGC是不加區(qū)分的，“INFIT”系統(tǒng)中包含AGC運行模式下的特別優(yōu)化模塊：采用智能預測算法，一方面根據機組當前AGC指令、實發(fā)功率、電網頻率等參數實時預測“調度EMS系統(tǒng)AGC指令”在未來時刻的變化趨勢；另一方面根據機組的燃料量、風量、給水流量等參數實時預測表征鍋爐做功能力的“鍋爐熱功率信號”在未來時刻的變化值，并依據這兩者間的匹配程度來修正鍋爐指令的變化量。實際應用表明，增加AGC模式特別優(yōu)化模塊后，可在保證AGC負荷響應的基礎上使機組燃料量、風量、給水流量、減溫水流量的波動幅度減小60%以上，對于延長鍋爐管材壽命，減少爆管極為有利。
⑷ 用大滯后控制技術對再熱汽溫控制系統(tǒng)進行優(yōu)化
“INFIT”先將自適應SMITH控制技術、狀態(tài)變量控制技術及相位補償技術融于一體，對再熱汽溫被控對象的大滯后特性進行動態(tài)補償，有效減小補償后再熱汽溫廣義被控對象的滯后和慣性，而后以廣義預測控制器作為反饋調節(jié)器、以模糊智能控制作為控制系統(tǒng)的前饋，通過對多種大滯后控制策略的有效組合，成功地實現了以煙氣擋板調節(jié)為主、事故噴水調節(jié)為輔的再熱汽溫自動控制，有效減少了再熱汽溫的噴水流量，取得了明顯的經濟效益。
⑸ 采用獨立的硬件平臺，調試效率、安全性和升級能力明顯提升
“INFIT”系統(tǒng)在具體實現上選用Siemens S7系列PLC為硬件平臺，通過modbus通訊方式作為一個擴展DPU融入到DCS系統(tǒng)中。DCS原有控制邏輯完全保留，僅增加少量切換邏輯，運行人員可以方便地在DCS系統(tǒng)和“INFIT”系統(tǒng)間進行無擾切換。對于該擴展部分控制邏輯的調試、修改不影響機組的正常運行，極大地提高了優(yōu)化控制系統(tǒng)的調試效率和機組運行的安全性，也為今后新技術的應用升級打下了良好的基礎。
