基于人工智能的火电机组回热系统控制品质评估与优化文献综述

 2023-08-21 17:00:34

献综述(或调研报告):

1.控制系统评价指标的研究

随着控制系统的改进和控制器的不断发展,控制系统越来越多的应用到各行各业中,尤其是在能源危机和其他清洁能源发电的冲击下,火电机组控制系统的运行性能与其控制下火电机组的效益被赋予了更多的意义,而现代化的火电机组通常采用回热加热系统。采用回热系统可以减少冷源损失,利用汽轮机中做功部分的蒸汽,从一些中间级抽出来导入回热系统,加热给水和主凝结水,而不是进入凝汽器,这部分蒸汽的焓值被充分利用,而不是被冷却带走;采用回热加热器后,汽轮机总的汽耗量增大,而汽轮机的热耗率和煤耗率是下降的,所以采用回热加热系统后,热经济性便提高了;另外采用回热加热系统,由于提高了给水温度,可以减少锅炉受热面因传热温差过大而产生的热应力,从而提高了设备的可靠性;由此可见回热系统作为火电机组热力系统的一部分对于机组效益和安全性能有着关键作用[1]

现代化的火电机组随着科技的发展,逐渐开始使用可再生能源作为火电机组的动力,由于可再生能源的能源特性,电网的负荷参数等会不断发生变化以保持电网调峰的要求,但是在这种灵活调峰的情况下,回热系统作为火电厂热力系统的关键部分,长期运行在高温高压条件下,并且会受到灵活调峰、旁路切换、给水泵故障等问题的影响,,而回热系统一旦出现故障,就会严重的经济损失,有时候还会出现很多的安全问题,因此为了保证和火电厂的安全生产,使得机组回热系统处于安全、稳定以及经济的运行状态中,就必须对回热系统的控制品质进行评估和优化。

控制系统的品质评估[2]主要集中在确定性指标评估和随机性指标评估;确定性指标评估包括稳定性、准确性、快速性等三个方面;随机性指标评估体现在在干扰下运行参数的波动情况,对于机组的安全和经济性有着关键作用,因此对机组进行评估十分重要。控制系统的评估无论是从单回路还是全厂机组来看,都需要建立评估的指标基准,根据提出的指标确定相应的控制系统性能评估方法(CPA)[3],在此基础上评价方法有:基于最小方差的评价方法、先进控制评价的评价方法、基于历史数据的评价方法等。

根据所评估的性能的不同,指标也不同[2]-[5]

确定性性能评价[4]的指标有误差积分(IE)、绝对误差积分(IAE)、平方误差积分(ISE)、时间与误差绝对值积分(ITAE)、误差平方和(SSE)等,在此基础上进一步改进得到无量纲化的指标,如:调节时间和绝对误差积分(IAE)指标等。

随机性性能评价[5]则根据系统的不同有不同的评价指标:①单回路系统:基于MVC的最小方差法、最大似然估计等,这些方法由研究者在Harris的基础上进行扩展研究已经适用于前馈/反馈控制系统、非稳定和非最小相位系统、设定值改变的系统、时变系统以及多输入多输出系统.,但是未能考虑实现控制的代价,可能得不偿失;此外还有基于用户自定义的指定指标,这种指标基于历史数据,计算评价简单,但是有较大的主观性;也有基于MPC系统的广义最小方差指标和线性二次型高斯指标等,这样的方法鲁棒性更强而且兼顾了控制要付出的代价,缺点在于如何选取合适的权重;此外线性系统的评价指标可以推广到非线性系统。②多回路系统:主要是研究者通过将单回路中控制评价方法进行推广得到的最小方差法。除此之外,在孟庆伟[2]提出信息熵完成非线性非高斯系统单变量控制系统性能评价的基础上,刘幸幸[6]提出了基于变异系数的最小信息熵指标,并把它应用于多变量控制系统。

不论针对什么样的系统,选择什么样的指标,完成性能评估的最终目的是了解性能变化的原因并据此进行调节优化,达到性能评估的重要任务—改进控制系统的性能。

2.PID控制的相关研究

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