新能源并网下电网一次调频优化控制方法与流程

本发明涉及电网调频优化，更具体地说，本发明涉及新能源并网下电网一次调频优化控制方法。

背景技术：

1、随着新能源发电占比持续提升与火电机组深度调峰常态化运行，电网一次调频，即并网机组在频率偏离额定值时通过调速系统快速调整有功出力以抑制频率偏移的功能；对电网一次调频的控制既直接关系频率稳定，又受电力辅助服务市场考核约束，已成为新能源并网环境下火电机组涉网控制的核心工程环节。

2、针对上述需求，行业内主流技术路线是在数字电液调节系统及协调控制回路中，按负荷区间对一次调频作用量设置方向开关与限幅：额定负荷区间允许双向调节，接近满负荷区间仅保留向下调节以防止超发，偏低负荷区间仅保留向上调节，低负荷区间则将调频作用量置零、整体退出，并经仿真机先行验证后下装，在常规负荷下避免下调动作穿越稳燃下限，满足基本调频需求。

3、但是其在实际使用时，仍旧存在一些缺点，如其限幅采用固定对称取值并以方向开关作二值化处理，未区分下调裕度随负荷降低而消失、上调能力基本与负荷无关的方向性安全不对称，深度调峰时段下调动作透支锅炉稳燃裕度，引发主汽压力、汽温大幅波动甚至非停风险；

4、低负荷区间将调频作用量双向整体归零，使低负荷段丧失向上频率支撑能力，形成频率支撑真空并触发投入率考核。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供新能源并网下电网一次调频优化控制方法，通过以下方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、新能源并网下电网一次调频优化控制方法，包括：

4、s1：获取火电机组当前负荷l和电网频差δf；

5、s2：基于所述当前负荷l和预设稳燃安全负荷下限，确定下调限值d(l)和上调限值u(l)，所述下调限值d(l)为以负荷l为自变量的连续单调非增函数，所述上调限值u(l)独立保持为预设最大上调限值；

6、其中，下调限值d(l)在正常区至低压区之间设置第一过渡区，在第一过渡区内下调限值由预设最大下调限值以第一斜率线性过渡至低压区预设下调限值-；在低压区至安全保护区之间设置第二过渡区，在第二过渡区内下调限值由-以第二斜率线性过渡至零；在安全保护区内下调限值取零，在正常区内下调限值取；且所述下调限值d(l)满足约束，其中le为机组额定负荷，δl为预设安全裕度；

7、s3：基于所述电网频差δf的方向，选取下调限值d(l)或上调限值u(l)对一次调频出力指令进行限幅，生成限幅后的调频出力指令；

8、s4：将所述限幅后的调频出力指令输出执行。

9、优选的，所述s1，获取火电机组当前负荷l，具体包括：

10、采集dcs功率变送器负荷信号与deh负荷参考值；

11、对所述dcs功率变送器负荷信号进行有效性校验；

12、当所述dcs功率变送器负荷信号通过有效性校验时，优先采用dcs功率变送器负荷信号作为所述当前负荷l；

13、当所述dcs功率变送器负荷信号未通过有效性校验时，自动切换至所述deh负荷参考值或汽轮机调节级压力折算负荷作为所述当前负荷l。

14、优选的，所述s1，获取电网频差δf，具体包括：

15、基于deh系统转速信号计算实测电网频率f；

16、将所述实测电网频率f与额定频率作差得到原始频差；

17、当所述原始频差的绝对值不大于预设死区阈值时，将电网频差δf置零；

18、当所述原始频差的绝对值大于所述预设死区阈值时，将所述原始频差作为所述电网频差δf；

19、当所述原始频差的绝对值超过预设频差超限阈值时，判定所述电网频差δf无效。

20、优选的，所述s1，还包括：

21、根据锅炉最低稳燃负荷试验数据或最低稳燃负荷标定值，确定稳燃安全负荷下限基准值；

22、基于煤质在线分析仪获取的收到基挥发分、火焰检测信号波动率、主汽压力变化率绝对值，通过预设修正函数对所述稳燃安全负荷下限基准值进行在线动态修正，并对修正结果进行上下限钳位，得到所述预设稳燃安全负荷下限；

23、其中，所述上下限钳位，具体表达为：，其中，为稳燃安全负荷下限的上限保护值，为第k个采样周期修正但未进行上下限钳位的稳燃安全负荷下限。

24、优选的，所述s2，负荷区间边界的确定方式，具体包括：

25、以预设稳燃安全负荷下限与预设安全裕度δl之和作为安全保护区上界b0，即b0=+δl；

26、以所述安全保护区上界b0依次向上叠加第二过渡区宽度w2、低压区宽度w1、第一过渡区宽度w3，分别确定第二过渡区上界b1、低压区上界b2和正常区下界b3；

27、负荷区间的边界随所述预设稳燃安全负荷下限的在线动态修正而动态平移。

28、优选的，所述s2，当所述下调限值d(l)不满足所述约束时，以预设优先级依次调整限幅参数，具体包括：

29、第一优先级为过渡区宽度调整，将第二过渡区上界b1向高负荷方向调整；

30、第二优先级为斜率参数调整，增大所述第二斜率或所述第一斜率；

31、第三优先级为所述低压区预设下调限值-的幅值调整，减小所述低压区预设下调限值的绝对值；

32、参数调整后重新执行所述约束的校验。

33、优选的，所述s3，生成限幅后的调频出力指令之后，还包括：

34、对所述限幅后的调频出力指令执行指令变化率限制；

35、当所述限幅后的调频出力指令与上一控制周期最终调频出力指令之间的偏差超出预设最大负荷变化速率与控制周期的乘积时，将所述调频出力指令钳位在变化率允许范围内。

36、优选的，所述s4，将限幅后的调频出力指令输出执行的同时，还包括：

37、监测所述火电机组当前负荷l与所述稳燃安全负荷下限和预设安全裕度δl之和的关系；

38、当所述当前负荷l低于+δl时，切除下调通道，屏蔽负方向的调频出力指令输出，同时上调通道保持可用；

39、当所述当前负荷l回升至不低于+δl且持续时间超过预设恢复延时后，自动恢复下调通道。

40、本发明的技术效果和优点：

41、1、本发明通过将下调限值与上调限值进行方向性解耦，使下调限值随负荷降低而连续收窄、上调限值不随负荷变化而收窄，实现了下调方向安全裕度与负荷水平负相关、上调方向调频能力与负荷水平无关的非对称限幅，有效缓解了现有技术中固定对称限幅未区分方向性安全不对称、深度调峰时段下调动作透支锅炉稳燃裕度的问题；

42、2、本发明通过将下调限值从正常区的最大下调幅值经第一过渡区分段线性收窄至低压区的额定负荷、再经第二过渡区加速收窄至零，实现了下调限值的连续平滑过渡，避免了阶跃式切换对机组造成的冲击，同时使下调限值在接近稳燃安全负荷下限时加速衰减，保证了低负荷段下调动作不会突破安全边界；

43、3、本发明通过将下调限值的取值与稳燃安全负荷下限和预设安全裕度直接关联，强制约束任一下调动作执行后的负荷预测值不低于安全保护线，保证了下调方向一次调频动作不会透支锅炉最低稳燃裕度，避免了主汽压力、汽温大幅波动甚至非停风险；

44、4、本发明通过保持上调限值在所有负荷区间内恒为最大上调限值，并依据频差方向独立选取对应限值，实现了低负荷区间上调方向频率支撑能力的不间断保持，有效解决了现有技术中低负荷区间双向整体归零导致向上频率支撑真空和调频投入率考核不达标的问题；

45、5、本发明通过将安全保护区上界、各过渡区边界与在线修正后的稳燃安全负荷下限联动，使安全保护线始终被安全保护区覆盖，实现了燃烧条件恶化时安全边界的自动上移，保证了下调限值收窄逻辑始终与实际锅炉稳燃能力相匹配；

46、6、本发明通过离线遍历校验与在线实时校验相结合、并按优先级参数自修正，保证了限值参数在煤质波动或燃烧条件变化后仍满足安全约束，有效避免了因参数失配导致的隐性安全风险，同时将对调频能力的影响控制在最小程度；

47、7、本发明通过将单个控制周期内的调频出力指令变化量钳位在预设最大负荷变化速率允许范围内，限制了调门开度指令的突变速率，避免了快速大幅调频动作对锅炉燃烧稳定性和主汽压力的冲击，进一步降低了低负荷段调频诱发的非停风险；

48、8、本发明通过在执行层面对下调通道和上调通道进行独立控制，在安全保护区内仅屏蔽下调指令而保持上调指令正常传递，实现了低负荷段向下调频的硬保护和向上调频能力的不间断，形成了方向性安全联锁，进一步巩固了低负荷段频率支撑能力；

49、9、本发明通过多源负荷信号冗余校验与自动切换，避免了因单一负荷信号失真导致的限值函数输入错误，保证了下调限值计算所依据的当前负荷的准确性，从而间接保证了安全约束校验的有效性；

50、10、本发明通过将锅炉实际燃烧稳定性指标实时引入安全下限计算，使安全保护线能够跟随煤质变化和燃烧扰动而动态调整，增强了限值函数对真实运行工况的适应能力，避免了因稳燃能力下降而安全下限未及时上调导致的下调透支风险。