燃煤机组自主决策调频能力提升关键技术研究及应用
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完成单位:大唐东北电力试验研究院有限公司
登记编号:ZSXC-2023-DL-2-126
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
邸 帅、张腾宇、唐 堂、王 强、高庆辉、赵 鑫、孙中华、任晓辰
项目属于电力系统一次调频控制优化领域。在“3060”双碳目标下,新能源并网装机容量在“十四五”期间预计新增6亿千瓦,受新能源机组发电特性影响,燃煤机组参与调频调峰情况将会愈加频繁,国内燃煤机组一次调频技术问题多表现为厂网信号异步、负荷调节反向、电量贡献不足、压力参数偏低、缺乏动态管控等。因此,本项目旨在从“信号源优化设计、调频能力决策评估、多维控制协同优化”等方面入手,针对现阶段一次调频技术存在的典型问题开展燃煤机组自主决策调频能力提升关键技术研究及应用。
主要科技内容与创新点:项目研发了一次调频智能诊断决策优化系统一套,采用硬件改造和软件部署形式,实现了一次调频品质动态问诊及闭环优化管理的融合创新。主要创新点如下:
1)基于支持向量机与密切值法,构建了一次调频性能评估诊断模型,从根本解决了发电企业缺乏调频动态管控的问题,实现了调频被考核原因智能推送及性能评估。
2)基于层次分析法,构建了一次调频综合优化模型。针对机组一次调频性能劣化、考核原因,实现了一次调频最优策略组合方案智能决策。
3)提出了一种计及高压调节阀重叠度的一次调频分区优化控制方法。实现了调节阀流量特性区间自主感知,根据结果确定指令动态分配,从根本解决了一次调频扰动下的调门高频摆动问题,增强了机组调频动作灵活适应性。
授权专利情况:本项目已授权发明专利3项、实用新型专利2项,办登软件著作权2项,依托本项目发表论文8篇,其中核心以上论文6篇(EI会议5篇,核心1篇)。
技术经济指标:针对东北区域机组一次调频性能,B1、B2、B3、BU月度考核均值提升幅度达30%;针对华北区域机组一次调频动作合格率提升约20%,电网考核评估准确率达93%,每台机组年可为发电企业减免考核支出约70余万元。
促进行业科技进步作用:现阶段,本项目解决了国内5台300MW~1000MW级别机组一次调频品质技术提升问题,实现对一次调频品质的动态问诊及闭环优化管理,突破了传统技术的局限性,实现了人工智能技术替代,为国内同类机组运行优化及控制策略选择起到示范作用,具有广泛的推广价值。
应用推广情况:2020~2021年,本技术成果成功应用于内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限公司、大唐长山热电厂等2家发电企业,应用效果显著,有效解决了机组一次调频信号精度差、调控手段自适应能力差的技术难题,具有明显的社会效益。
效益分析:项目带来直接经济效益600余万元;间接经济效益角度,依托智能决策系统,发电企业能够准确定位调频考核原因及获取综合优化策略组合,辅以系统的权值修正,从根本降低了一次调频的技术优化成本,每台机组年可节约调频优化技术服务支出15万至20万元。
经调门重叠度分区控制优化后,各调门间开启重叠度设置合理,解决机组在某些负荷区调节级节流损失偏大问题,降低了调门流量特性曲线线性度不好而导致的机组跟踪负荷指令迟缓或负荷振荡问题,由此产生一些间接费用以及所附带一些小问题所产生的经济效益问题,同时,该技术成果可实现调门特性曲线的全负荷优化,最大程度提高机组深调模式下的调频响应能力,间接提升了机组深调工况下的补偿收益。
社会经济效益角度,该技术成果能够有效提升发电企业对电网调频的快速安全可靠响应能力,保障了电压质量的可靠稳定供应。技术成果中的调频智能评估、决策功能可以实现从信号同步、到动态问诊、再到闭环优化调整的全周期调频技术管理,有效替代传统的人工分析及单一优化技术服务手段,极大提升了发电企业技术管理水平,实现了企业技术的数字化管理模式,推动了人工智能在工业现场应用发展。