“‘雙碳’目標吹響號角，如何緊跟構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的步伐，深度挖掘火電調峰潛力、提高機組靈活性和自動控制水平，以數字化智慧化實現傳統(tǒng)火電破局突圍？”
大唐西北電力試驗研究院緊扣傳統(tǒng)火電企業(yè)煤源多樣化、控制智能化等技術需求，立足火電靈活性改造、智慧化電廠建設，迎難而上、奮勇攻堅，相繼開展《適應新型電力系統(tǒng)的智能控制技術研究與應用》、《協(xié)調控制系統(tǒng)智能優(yōu)化技術》等系列科研項目攻關，科研成果彌補了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在精準建模、工況適應、整體協(xié)調等方面存在不足，一經應用，機組各項系統(tǒng)參數調節(jié)品質明顯提升。與此同時，項目成果還以其顯著的社會經濟效益和推廣前景，相繼獲得了中電聯(lián)電力科技創(chuàng)新獎、電力職工技術創(chuàng)新獎、全國電力職工技術成果獎、集團公司創(chuàng)新創(chuàng)效優(yōu)秀成果獎、科技創(chuàng)新貢獻獎、科技進步獎等多項獎勵，授權發(fā)明專利7項，獲得軟件著作權1項，項目核心技術通過中電聯(lián)科技成果鑒定，達到國際領先水平。
精準發(fā)力 “智能控制”解難題
隨著國家《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》的頒布，對傳統(tǒng)火電機組的靈活性、智慧化提出了更高的要求。
“現有燃煤機組的控制系統(tǒng)并不能完美契合新形勢下電網新能源消納的調峰、調頻要求，如何解決電廠的實際難題是我們科研攻關的發(fā)力點。”
面對挑戰(zhàn)，該院成立專項科研攻關技術小組，深入一線、廣泛調研，不斷奔走于服務區(qū)域內各傳統(tǒng)火電企業(yè)與業(yè)內自動控制系統(tǒng)研發(fā)領軍企業(yè)之間，足跡遍布祖國的大江南北。在掌握了傳統(tǒng)火電機組在新形勢下對新能源消納與節(jié)能降耗方面的迫切需求之后，精準發(fā)力，以提升傳統(tǒng)火電機組調頻調峰能力和主參數精準控制能力為目標，自主研發(fā)了一套適應新型電力系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)，一改傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在精準建模、工況適應、整體協(xié)調等方面存在的不足，各項系統(tǒng)參數調節(jié)品質明顯提升。項目成果一經應用，便因其精準的定位、良好的效果得到了發(fā)電企業(yè)廣泛好評。
“智慧”賦能 “雙調”能力再提升
“控制系統(tǒng)調節(jié)品質上來了，下一步要讓技術成果能在更多的現場復制應用，進一步實現參數智能化、智慧化自動尋優(yōu)。”
隨著智能控制系統(tǒng)在首家發(fā)電企業(yè)順利部署，如何完成科技成果的應用推廣又成了攻關小組需要面對的新課題。
“還是不行，兩組機組的運行工況和基礎參數差距太大，沒有可比性?！?/span>
“這么多參數，到底哪個才是關鍵變量？”
“一點點來，先從分類比對開始，按順序‘抽絲剝繭’，總能找到規(guī)律的！”
面對海量的分析數據，小組成員化“整”為“零”，將諸多影響自動控制系統(tǒng)調節(jié)品質的因素一一分離，并結合不同機組的運行特點逐一比對，找尋突破點。
“成了！”
通過夜以繼日的努力與不斷對原有系統(tǒng)算法進行優(yōu)化升級，終于，新系統(tǒng)成功在系統(tǒng)內外6臺機組得到應用。有效地解決了新型電力系統(tǒng)下燃煤機組普遍存在的煤質多變燃燒不穩(wěn)、復雜工況主參數波動大、寬負荷下調頻調峰能力不佳等難題，顯著提高了控制系統(tǒng)的智能化水平，并以其出色的配煤摻燒背景下控制系統(tǒng)相關參數自適應調整和調頻性能，為提高新能源大規(guī)模并網消納能力提供了可復制的技術路線。
協(xié)調控制 智能優(yōu)化顯“鋒芒”
“燃煤機組傳統(tǒng)協(xié)調控制系統(tǒng)基本采用負荷前饋+PID的控制策略，面對配煤摻燒、深度調峰、負荷頻繁變化等復雜工況，難以實現機組協(xié)調控制能力的綜合提升。”
一波未平，一波又起。才解決完系統(tǒng)參數優(yōu)化和應用成果推廣難題，新的“難題”就又攔在了攻關小組面前。面對不同區(qū)域電網AGC考核指標算法和AGC模式下負荷指令變化不盡相同的情況，攻關小組堅持從實際、問題、目標出發(fā)，深入研究不同區(qū)域電網AGC考核指標算法和AGC模式下負荷指令變化特點，根據不同類型機組配煤摻燒后系統(tǒng)特性變化，結合多年自動控制系統(tǒng)優(yōu)化經驗，通過運用先進控制策略和控制算法實現了智能化控制，最終研發(fā)出了具有自主知識產權的《協(xié)調控制系統(tǒng)智能優(yōu)化技術》。該技術在某350MW超臨界機組應用后，年累計“兩個細則”凈收益同比提升337.8%，考核分數同比下降70%，機組AGC響應速率提升42%，響應時間平均縮短60%，機組升降負荷過程中控制系統(tǒng)調節(jié)品質顯著改善，運行人員操作量與操作壓力明顯下降。
全力以赴 “國產自主”穩(wěn)推進
“目前大部分控制系統(tǒng)優(yōu)化方案依托原有進口DCS控制系統(tǒng)，在具體實施過程中存在一些制約實施效果和實施進度的因素。”
“不同DCS系統(tǒng)的功能塊存在一定差異，會影響控制方案的實施效果，如果缺乏良好的仿真測試環(huán)境以及部分發(fā)電企業(yè)由于控制系統(tǒng)性能原因，處理器負荷率較高，不宜采用計算量較大的控制算法?！?/span>
如何保證實施效果的同時在國產DCS系統(tǒng)平臺上實現自主化，成為了攻關小組鉚足了勁兒要攻克的難關。
明確研發(fā)方向后，攻關小組再次進入“白熱化”研發(fā)進程，從不斷嘗試、論證、優(yōu)化、迭代，到大量仿真、測試、分析、實踐，攻關小組最終在以國產自主可控高性能控制器為核心的智能控制平臺上實現了項目成果的實施應用，徹底解決了在發(fā)電企業(yè)原有DCS控制系統(tǒng)中進行項目實施的不便，有力推進了該系統(tǒng)市場的標準化推廣和高效應用。同時，該系統(tǒng)還可根據電網相關實施細則的變化，不斷優(yōu)化控制策略和控制算法，使其能始終保持在調頻輔助市場的時效性與競爭力。
量身定“智” 提質增效獲贊揚
經過不斷的優(yōu)化迭代，全面“升級”后的智能控制系統(tǒng)可實現歷史數據分析處理、系統(tǒng)建模、控制邏輯組態(tài)和算法封裝等工作，并且內置通信模塊，采用通用的通信協(xié)議與DCS系統(tǒng)進行通訊，通過開發(fā)出的獨有智能算法和控制策略，在提升機組調頻調峰能力的同時，還可保證機組主要參數在合理范圍內。此外，該系統(tǒng)還具備自學習能力，針對不同運行工況和煤質頻繁變化表現出了較強的適應性，具有極高的推廣價值。
目前，該項科技成果已在系統(tǒng)內外多臺機組得到應用實施，為發(fā)電企業(yè)創(chuàng)造了良好的經濟收益，同時，由于其安裝維護方便、調試簡單、自適應性強等優(yōu)點，得到了發(fā)電企業(yè)的高度認可與普遍贊揚。
從無到有，從有到精，在工業(yè)控制系統(tǒng)自主可控技術領域的探索實踐中，該院青年技術人員始終堅持“三個緊密圍繞”功能定位與“三個面向”工作方針，秉承“講科學、講技術、講民主、講規(guī)范”學風，以解決電廠“難點、痛點”問題為己任，迎難而上、開拓創(chuàng)新，為助力集團公司建設“綠色低碳、多能互補、高效協(xié)同、數字智慧”的世界一流能源供應商提供堅實技術支撐力量，以實際行動與飽滿的熱情迎接黨的二十大勝利召開！