托克托电厂七号机组基于ARX模型与模糊控制的快速负荷优化项目
“艾默生SmartProcess负荷响应优化技术极大地改善了托电7号机组的性能。我们对锅炉进行更精确的控制，更平稳的机组运行，使我们能够快速满足北方电网的需求，AGC性能更好，月度收益也更高了。”
段文伟 副总经理 中国大唐集团 大唐国际电力 托克托发电厂
应用
600MW，亚临界(主蒸汽运行压力为17.6MPa或2,552PSI)，燃煤机组，锅炉和汽轮发电机组均由东方电气集团提供。
用户
中国大唐集团，大唐国际电力公司，托克托电厂7号机组，位于中国内蒙古自治区呼和浩特市。
挑战
拥有8台机组的托克托电厂是中国最大、世界第二的燃煤电厂，通过长期售电协议负责为华北电网供电，满足北京地区的用电需求。每个月，连接华北电网的每家电厂必须交纳一定的费用到一个公共资金账户，然后根据AGC(自动发电控制)控制品质返还给各家电厂。AGC品质好的电厂会通过这个公共账户得到补偿，而AGC品质差的电厂则被罚款。因此托克托电厂的全部机组必须都能够快速升降负荷以满足电网调度的要求。因7号机组AGC控制品质低，托克托电厂一直在寻求提高经济性的解决方案，来改善7号机组的操作性能，增加月度收益。
解决方案
大唐选择艾默生的SmartProcessTM负荷响应优化(URO)技术，融合了高级机组分析与建模技术，提供最优的负荷曲线轨迹和控制以改善机组负荷变化、启动、降负荷等总体效能。
通过对过程响应和机组特性进行建模，URO能够计算出一个可变的响应率计算值，来优化机组的可操作性和AGC性能，消除超调量，实现高水平的控制精度。
URO方案结合了前馈控制技术，能够实现对汽轮机调门位置、主蒸汽压力和燃料量的动态设定值控制，以跟踪期望的负荷响应，产生正确的前馈动作。对流和辐射能量也作为变量反映在前馈模型中。
项目的总体目标是通过对锅炉因负荷、燃料热值、辐射吸热量和喷水阀门性能的扰动而产生的变化进行预测性控制，来优化锅炉的最终输出。结合考虑了当前机组的运行限制条件和变化的经济因素，模型可以提供全负荷范围的最优结果。
SmartProcess URO通过计算变化负荷所需要的正确燃料量和相应的压力变化来响应动态负荷需求。动态蒸汽压力与机组负荷模型可以预测关键的控制变量，比如锅炉燃料量、协调控制模式下的汽轮机控制阀开度，以更快速而稳定地响应负荷变化。
SmartProcess URO实施完成后，7号机组现在已成为全部八台机组中负荷响应最快、AGC品质最好的机组。平均负荷响应速率从1.5-2.0%/min提升到2.5-3.0%/min，而AGC Kp性能指标值改善了85%(从1.4上升到2.6)。负荷变化速率和AGC性能的改善使得平均月度补偿提高73%(人民币547,000元或美金82,000元)。实施前，7号机组的月度平均补偿是人民币212,000元(相当于美金30,000元)。采用URO技术后，7号机组的平均月度补偿达到人民币795,000元(相当于美金112,000元)，增长了人民币547,000元(相当于美金82,000元)。此外，蒸汽压力超调也改善了30-40%，进一步提高了锅炉效率。
