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西北电力试验研究院:以“智”赋能转型发展

日期:2022-11-16    来源:西北电力试验研究院  作者:邓桥 赵宇

国际电力网

2022
11/16
09:56
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关键词: 智慧化电厂 火电机组 新型电力系统

党的二十大对积极稳妥推进碳达峰碳中和,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系,作出新的战略部署。

西北电力试验研究院深入学习贯彻党的二十大精神,坚持先立后破,紧跟构建以新能源为主体的新型电力系统的步伐,根据传统火电企业煤源多样化实际和机组控制智能化技术需求,深度挖掘火电调峰潜力,提高机组灵活性和智能控制水平,以数字化智慧化助力绿色低碳转型发展。

该院依托火电灵活性改造、智慧化电厂建设项目,开展核心技术攻关,经过不断尝试、论证、实践,在服务区域电厂实现智能化控制系统优化迭代和顺利部署。

明确目标 首发应用

“现有燃煤机组的控制系统并不能完美契合新形势下电网新能源消纳的调峰、调频要求,如何解决电厂的实际难题?”《“十四五”现代能源体系规划》对传统火电机组的灵活性、智慧化提出了更高的要求。

面对挑战,该院第一时间成立专项科研攻关技术小组,深入一线、广泛调研,不断奔走于服务区域内各传统火电企业与业内自动控制系统研发领军企业之间。在掌握了传统火电机组对新能源消纳以及节能降耗方面的实际需求后,攻关小组以提升传统火电机组调频调峰能力和主参数精准控制能力为目标,自主研发适应新型电力系统的智能控制系统。该控制系统在结合传统自动控制模式的基础上,采用先进的理论模型和控制算法,使火电机组协调控制系统在多煤种配煤掺烧、响应电网“两个细则”、深度调峰等新业态下表现出良好的适应性和稳定性。

经过夜以继日的努力攻坚,该院项目成果顺利在发电企业首次应用,并因其精准的定位、良好的效果获得好评。

寻优推广 品质提升

“控制系统调节品质上来了,下一步要让技术成果能在更多的现场复制应用,进一步实现参数智能化、智慧化寻优。”攻关小组面临新的课题。

“还是不行,各个机组的运行工况和基础参数差距太大,没有可比性。”

“这么多参数,到底哪个才是关键变量?”

“一点点来,先从分类比对开始,按顺序‘抽丝剥茧’,总能找到规律的!”

面对海量的分析数据,小组成员化“整”为“零”,将诸多影响自动控制系统调节品质的因素一一分离,并结合不同机组的运行特点逐一比对,找寻突破点。

“成了!”

该院通过不断对原有系统算法进行优化升级,新系统终于成功在系统内外6台机组先后应用,有效地解决了新型电力系统下燃煤机组普遍存在的复杂工况主参数波动大、宽负荷下调频调峰能力不佳等难题,显著提高了控制系统的智能化水平,并以其出色背景下,控制系统相关参数自适应调整和调频性能,为提高新能源大规模并网消纳能力提供了可复制的技术路线。

乘胜追击 再显锋芒

“面对机组各类复杂工况,以及区域电网日益严格的AGC考核指标,燃煤机组传统协调控制系统基本采用负荷前馈+PID的控制策略,难以实现机组协调控制能力的综合提升。”

该院从实际、问题、目标出发,深入研究不同区域电网AGC考核指标算法和AGC模式下负荷指令变化特点,同时根据不同类型机组配煤掺烧后系统特性变化,在原有算法的基础上,结合多年自动控制系统优化经验,整合入新系统,进一步优化控制策略和控制算法,最终研发出了具有自主知识产权的《协调控制系统智能优化技术》。

此技术在某350兆瓦超临界机组应用后,年累计“两个细则”净收益同比提升337.8%,考核分数同比下降70%,机组AGC响应速率提升42%,响应时间平均缩短60%,机组升降负荷过程中控制系统调节品质显著改善。

优化迭代  精准攻坚

“不同DCS系统的功能块存在一定差异,控制系统调节参数也不尽相同,进一步优化控制算法,才能保证智能控制方案的最终实施效果。”该院现有系统优化方案依托原有DCS控制系统,现场逻辑修改以及智能控制策略实施受到机组运行限制,实施效果与进度推进缓慢。

如何保证智能控制系统平台优化效果,成为了该院攻关小组卯足了劲儿要攻克的难关。

该院从不断尝试、论证、优化、迭代,到大量仿真、测试、分析、实践,攻关小组最终在以自主可控高性能控制器为核心的外挂智能控制平台上,实现了智能化控制系统的顺利部署,彻底解决了在原有DCS控制系统中实施智能控制方案时,受机组运行制约带来的不便,并有力推进了调频辅助设备的标准化推广和高效应用。

该院《适应新型电力系统的智能控制技术研究与应用》《协调控制系统智能优化》等技术成果弥补了传统控制系统在精准建模、工况适应、整体协调等方面存在不足,一经应用,机组各项系统参数调节品质明显提升。全面“升级”后的智能控制系统,在提升机组调频调峰能力的同时,还能保证机组主要参数在合理范围内,并可根据电网相关实施细则的变化,不断优化控制策略和算法,提高智能化控制的时效性。由于安装维护方便、调试简单、自适应性强等优点,系统投入应用后得到了发电企业的高度认可与普遍赞扬,为发电企业创造了良好的经济收益,彰显了较高的推广价值和行业竞争力。

与此同时,该院项目成果以其显著的社会经济效益和推广前景,相继获得了中电联电力科技创新奖、全国电力职工技术成果奖、集团公司创新创效优秀成果奖、科技进步奖等多项奖励,授权发明专利7项,获得软件著作权1项,项目核心技术通过中电联科技成果鉴定,达到国际领先水平。

在绿色低碳转型发展的征途中,西北院坚持科技自立自强,找寻能源转型切入点,探索新技术新应用,踔厉奋发、勇毅前行,为助力集团公司建设“绿色低碳、多能互补、高效协同、数字智慧”的世界一流能源供应商,确保能源安全提供有力的支撑。


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