一种基于迭代学习与自抗扰控制的火储协同调峰过程协调控制策略摘要:本技术公开了一种基于迭代学习与自抗扰控制的火储协同调峰过程协调控制策略。首先,依据熔盐储‑放热和汽‑水动态特性,将耦合熔盐储热与超临界机组协同调峰过程简化为五输入五输出的耦合系统;其次,集成迭代学习与自抗扰控制构建协调控制技术促进协同调峰过程的多变量平稳响应;最后,依托仿真平台验证本发明耦合熔盐储热与超临界机组协同调峰过程控制技术的有效性。本发明所提的协同调峰过程协调控制技术能够同时实现熔盐储热装置和超临界机组的安全稳定运行,提升深度调峰能力及经济效益,可加快推进我国新型电力系统的建设。
背景技术
随着“沙戈荒”新能源大基地计划的启动和持续部署,我国电力系统的新能源电力占比日趋攀升。然而,新能源电力伴随的间歇性对电网的稳定安全运行影响越来越大。为此,急需搭建能够平衡新能源电力蓬勃发展与电网安全运行之间的桥梁。大型储能装置与火力发电机组集成系统因响应速度快、低碳高效,已成为促进火力发电机组进行更深、更快深度调峰的重要手段。尤其是熔盐储热技术的高可靠性、大容量及高拓展性特性,在辅助大型燃煤机组深度调峰领域得到了大规模成功应用。
耦合熔盐储热的超临界机组巧妙运用了熔盐装置储-放热速度快的优势,灵活改变超临界机组向电网提供的电功率,促进新能源电力消纳进而提升新型电力系统的安全运行能力。为提高超临界机组的能量梯利用效率,将双罐熔盐储热系统配置在机组的热量再循环系统中。机组接收到电网调峰指令后迅速降低其输出功率,剩余电量或抽汽被用于加热储热系统中的熔盐,熔盐携带的热能随后被用于将除氧水加热并成为补充工业供汽。可见,耦合熔盐储热的超临界机组协同调峰过程涉及熔盐储热装置和超临界机组两大系统中的工质相变,且不同设备测点的变量数值变化区间及速率均较大,多个变量间强耦合。熔盐储热装置和超临界机组内部工质的压力和温度控制效果对安全温度、经济运行具有直接影响。因此,以耦合熔盐储热的超临界机组为研究对象,基于迭代学习-自抗扰控制设计鲁棒性强、跟踪及抗扰性能好的协调控制策略提高集成系统的安全运行水平是十分必要的。
自抗扰控制是一种先进的控制范式,它将系统内部和外部不可测量的不确定性统一视为总扰动进行估计和补偿。跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律组成了自抗扰控制的三部曲。传统比例-积分-微分控制器难以缓解响应速度与超调性之间的矛盾,自抗扰控制通过增加跟踪微分器安排过渡过程,给出合理的控制信号平衡了响应速度与超调性。作为自抗扰控制的核心组件,扩张状态观测器对总扰动进行实时估计和补偿,实现动态系统的反馈线性化,将控制对象变为积分串联型。非线性状态误差反馈控制律则根据观测结果计算出控制信号传递至执行机构,保证闭环控制系统的设定值跟踪和扰动抑制性能。此外,为实现对变化的调峰指令进行准确跟踪,在自抗扰控制的扩张状态观测器前增加一个迭代学习模块以动态调整控制律。作为一类学习控制策略,迭代学习通过少量先验知识即可实现对高不确定性、复杂动态系统进行完全追踪。因此,集成自抗扰控制与迭代学习方法构建多变量协调控制策略,有利于实现耦合熔盐储热的超临界机组深度调峰能力提升,推动高比例新能源电力系统的建设。
实现思路