1 项目背景

安徽某电厂两台循环流化床机组均为单元制机组。锅炉额定主蒸汽流量为480t/h，配套150MW的发电机组。每台锅炉配置4台给煤机，六台引风、送风、一次风机均为变频控制。燃煤为多煤种掺烧，并带有部分的煤泥导致热值存在一定的波动。

根据当地电网要求，150MW等级的CFB机组需要投入AGC与一次调频，参与电网调峰。

原有的协调控制策略中，锅炉主控以主汽压力反馈调节为主，并采用负荷指令作为动态与静态前馈，没有兼顾到整个燃烧过程的诸多因素。由于循环流化床锅炉的燃烧过程存在大滞后和大惯性特性，上述控制策略下经常容易导致过调，当AGC/一次调频指令变化时，造成主汽压力和主汽温度大幅度波动甚至主汽压力呈现震荡发散，出于机组安全考虑，运行人员只能手动调整给煤量，造成机组响应电网调度指令不及时，负荷精度也达不到要求，每月机组被电网考核严重。

为了实现机组整体协调控制，提高AGC与一次调频调节品质，满足地方电网和集团内部的考核要求，由铂莱国际股份优化控制团队采用公司【循环流化床锅炉燃烧优化控制方法】专利技术，对该电厂的两台150MW循环流化床机组进行控制优化。主要涉及到协调控制、主汽压力、主汽温度、再热汽温、二次风（氧量）等控制回路进行优化控制。

2 SY9000智能控制优化系统介绍

考虑原有DCS系统不支持在线下装，而循环流化床机组调试过程需在机组运行情况下，多次在线下载组态，因此本次优化采用铂莱国际的SY9000智能控制优化系统进行优化。

如上图所示，优化系统与原有控制系统之间采用MODBUS通讯，优化系统采集原有DCS系统的数据，经过内部逻辑运算后输出优化指令给原有的控制系统，原系统中通过少量逻辑修改即可实现实际控制指令的无扰切换。

针对循环流化床锅炉的燃烧大滞后+大惯性的特点，SY9000智能控制优化系统采用了基于最优控制的先进控制算法，模仿运行人员的操作，实现被调量的“一步到位”精确控制。

如上图所示，当设定值变化时，在纯滞后时间内，将输出值（动作指令）提前动作到位，当测量值（被调量）经过纯滞后时间后开始变化时，输出值（动作指令）即可回调，实现了仿人化智能动作，被调量可以相对快速的跟踪到设定值，并减少过渡过程。

3 控制优化项目实施过程

在与电厂的生产厂长、运行部长和锅炉专工等领导充分沟通的基础上，铂莱国际股份优化控制团队先后完成了两台机组的调试工作，并取得了令人满意的调试效果。

每台机组大约经过一月的时间，主要工作如下：

以协调控制为例，考虑循环流化床燃烧过程存在非线性、时变与大滞后特性，本次协调控制中主汽压力调节器引入了模糊PID自整定的控制策略，原理如下所示：

上述控制回路在采用了常规前馈+反馈控制策略的基础上，为了更好的调节品质，根据主汽压力偏差及其变化规律对主汽压力调节器的参数进行实时动态调整。前馈参数在对相关参数进行数值分析的基础上，实现参数的动态加速自适应调整。

汽机各调门工作在顺序阀模式，在实际的调试过程中，发现顺序阀#3、#4调门重叠度部分存在一定的出力不够，采用特性模块进行了修正，并在功率调节器中采用智能积分功能，充分利用积分作用消除静差，提高负荷控制精度。

4 优化控制效果

经过控制优化后，两台机组AGC+一次调频系统投入率100%，其他控制回路长期自控投入率达到95%以上；

汽包水位控制精度：R±20mm（90%以上时间），优化后数据波动减少45%以上；

主汽温度控制精度：R±2℃（90%以上时间，设备具有可调余量），高负荷段压红线运行；

主汽压力控制精度：R±3%MPa（90%以上时间）；

炉膛负压：优化后数据波动减少30%以上；

床温控制精度：R±5℃（中下层床温均值）；

以#1机组为例，协调控制曲线如下图所示：

从上图可以看出，实际负荷完全与负荷指令保持一致，即使负荷连续同方向变化过程也具有很好的实时跟踪性能，可以满足电网调度AGC+一次调频调度需求。

5 总结

铂莱国际股份提供的SY9000智能控制优化系统成熟、可靠稳定，算法先进，易于安装部署；同时具有主流的工业以太网、MODBUS、OPC等通讯接口，可作为通用的优化控制平台对现有支持上述通讯接口的控制系统进行优化。

本次主要针对150MW等级大型循环流化床锅炉的AGC+一次调频控制优化。经过控制优化后，实现了两台CFB机组的协调控制功能，减轻运行人员劳动强度的同时，可以满足安徽省调的调峰需求，并具有很好的负荷跟踪性能。参与电网调峰后，每台机组每月可获得电网奖励3万多元，在稳定地方电网的同时具有较好的社会经济效益。对于需要参与调峰的大型循环流化床机组具有较好的推广价值。