一种适用于超临界火电机组负荷适应及一次调频研究的数学模型.pdf

第 4 6卷第 2期 2 0 1 5 年 3月 锅 炉 技术 B0I LER TECHN0L0GY V0 1 ． 4 6．NO ． 2 M a r ．，2 O i 5 一 种适 用于超 临界火 电机 组负荷适应及 一 次调频研 究的数 学模型 谷俊杰 ，宋雪梅 华北电力大学 能源动力与机械工程学 院，河北 保定0 7 1 0 0 3 摘要 随着电网 自动化水平 的提高 ， 对单元机 组 的负 荷适应 能力 、 参 与 电网调频能 力提 出了更高 的要 求 。 为 了反映 、 评估 、 改善当前国内单元机组负荷适应及参与电网调频的能力 ， 根据集总参数 法建立 了超 临界火 电 机组不 同负荷下 的数学模型 。利用 S i mu l i n k软件进行 了超 I临界火 电机组在 不同负荷 下负荷适应能力 、 参与 电 网调频能力仿真实验 。结果表明 模 型的正确性 及有效性 ， 为提高超 临界火 电机组在 不 同负荷 下负荷 适应能 力 、 参 与电网调频 能力提供 了平 台， 为实现 负荷频 率最优控制打下基础 。 关键词 电网 自动化 ；负荷适应 ；一次调频 ；数学模型 ；动态仿真 ；最优控制 中图分类号 TK 2 2 9 ． 2 文献标 识码 A 文章编号 1 6 7 2 4 7 6 3 2 0 1 5 0 2 0 0 1 1 一 O 6 0 前 言 随着 电网 自动化 的水 平 的不 断 提 高 ， 对单 元 机组负 荷适 应能 力 、 参 与 电 网调频 能 力 提 出了更 高 的要 求 。 同 时 负 荷 频 率 控 制 1 o a d f r e q u e n c y c o n t r o l ， L F C 又 是 保 证 供 电 质 量 及 电 力 系 统 安 全、 可靠与经济运行的一种重要手段_ 】 ] 。 目前 ， 高参数 、 大容量、 高效率和低煤耗的超 临界发 电机 组应 用 广泛 _ 2 ] ， 是参 与 负 荷 频 率控 制 的主力 军 ， 有 必要 建 立超 临 界 火 电机 组 负 荷频 率 控制模型 ， 用来反映了解 当前 国内超临界火电机 组 负荷 频率控 制 的 实 际过 程 ] ， 从 而 对 当前 国 内 超 临界 火 电机 组 负 荷 适 应 及 参 与 电 网调 频 的 能 力 进行 评估 及改 善 。 同时 ， 模 型 的建 立 可 以为先 进 控制 方 法 在 火 电 机 组 中的 应 用 及 比较 不 同 控 制算法 的性 能提 供平 台 ， 为 实 现 负荷 频 率 最 优控 制打下 基础 。 1 直流锅炉动态数学模 型 1 ． 1直流锅 炉动 态数 学模 型的建 立 本 文 依 据 机 理 建 模 方 法 ， 根 据 蒸 汽 在 锅 炉 内流 通 的路 径 ， 利 用 压 力 节 点 的 方 法 将 直 流 锅炉 动 态模 型 见 图 1 分 成 以下 4个 压 力 节 点 1 蒸 发 节 点 从 不 饱 和 水 到 过 热 蒸 汽 的 产 生 ； 2 过 热 节 点 从 蒸 发 节 点 出 口 到 锅 炉 出 口 ； 3 主 蒸 汽 管 道 节 点 从 锅 炉 出 口到 汽 轮 机 控 制 阀 门入 口 ； 4 再 热 器 节 点 汽 轮 机 高 压 缸 出 口到 中压 缸 控 制 阀 门 入 口 。 每 个 节 点 的 压 力 可 以用 简 化 的 集 总 模 型 图 2 及 式 1 表 示 ， 额 定 工 况 时 ， 能 量 和 质 量 平 衡 。额 定 工 况 时 的输 入 、 输 出增 益 H ， K ， H。 和 时 间 常 数 T 假 设 是 定 值 或 者 在 额 定 状 态 下 由 式 2 l 5 计 算 所 得 。 图 1 直流锅炉蒸汽压力及流速模型 收 稿 日期 2 0 1 40 1 1 2 基 金项 目 河北省教育厅 2 0 1 2科研项 目资助项 目 Z 2 0 1 2 2 0 0 作者简介 谷俊杰 1 9 5 9 一 ， 男， 教授 ， 工学硕士 ， 主要从事电站热工控制与优化运行方面的研究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 锅 炉技术 第 4 6 卷 V 厂 F f g p 幽 2蒸 汽 j 盘力 节 点 模 型 p _-- 』 l H w 一 H。 w。 K Q 丁一筹 { } 嚣 一 O h ] 一 V 。 4 } 【 h i-- h o l X 笋 { Ki 一 h i -- h o pR 1 2 式 中 p u一 标 幺值 的单位 ， 标 幺值 表示各 物理量 及参数 的相对值 ； 节点 的体积 ， r n 。 ； u一 节点 的 比体 积 ， m。 ／ k g ； 节点 的焓值 假设 h 。 一 ， k J ／ k g ； h 进入节点流体的焓值 ， k J ／ k g ； 矗 。 离开 节点 流体 的焓值 ， k J ／ k g ； P 节点 的压力 ， p u ； P 额定 工况 节点 的压力 ， k P a ； P 节 点的压 力 ， k P a ； r 节 点 的温度 ， ℃ ； q传入节点的热量， k J ／ s ； 额定 工况 时传人节点总热量 ， k J ／ s ； Q 传 人节 点 的热 量 ， p u ； W 进入节点流体的流速， k g ／ s ； W 。 离开节 点流体 的 流速 ， k g ／ s ； W 额 定工 况时流 体 的流速 ， k g ／ s ； a功的热 当量 ； H 、 ， 、 H 、 H 、 ， 、 HR 蒸 汽 流 入 、 出 相 关 节 点 的输 入 、 输 出增 益 ， p u ； w w 进 入蒸 发节 点的给 水流速 ， p u ； H w 进 入蒸 发节 点 的给水输入 增益 ， p u ； w 蒸 汽离开汽轮机高压缸时的流速 ， p u ； H 蒸 汽进 入再 热节点 的输 入增 益 ， p u ； Q 燃料燃烧的传热速率 ， p u ； T 、 T 、 T 、 ， 、 T 一 每 个 节 点 的 压 力 时 间常 数 ， S ； K 、 ， 、 K。 、 K。 、 ， 相 关 节 点 热 传 递 的 输 入 增益 ， p u 。 各节 点 的蒸 汽 流 速 与 离 开 节 点 和 进 入 节 点 之间的压差的开方成正比关系 ， 见式 3 。 w A 3 式 中 砌 蒸汽 流速 ， k g ／ s ； △ 声 压差 ， k Pa ； A 压差 的开 方 与蒸 汽流 速 之 间 的转换 系数 ， k g ／ s ／ k P a 一。 关于热传递速率， 燃料燃烧至传热变化有滞 后 ， 假设 滞后 时 间 常数 为 T。 ， 一 般 取 值 为 3 S ， 如 图 1所 示 。 1 ． 2直 流锅 炉动态 数 学模型各 参数 的求 取 我们根 据 某 6 6 0 Mw 超 临 界 锅 炉 的设 计 数 据 ， 对 该直 流锅炉 动 态数 学模 型各 参 数进 行 实 例 计算求解。 由该数 学模 型可 知 ， 我 们需 要 求 解 的参 数 包 括各 个 节 点 的 H， 、 H。 、 K 、 T 以及 A 、 ， 、 A ， 其 余参 数均 可 由超 临界 锅 炉 的设 计 数 据 查得 。运 用式 2 进 行 求 解 时 ， 需 要 利 用 水 和 水 蒸 气 热 力 性质 表查 找 各 种 温 度 下 的不 同压 力 对 应 不 同 比 体积等数据。 我们 利 用 该 6 6 0 Mw 超 临 界 锅 炉 的 T HA t u r b i n e h e a t a c c e p t a n c e 3 [ 况设计 数据 见 表 1 进 行对该直 流锅炉模型各参数进行 实例计算求解 。 表 1 某 6 6 0 MW 超临 界锅炉 T H A 工况设 计数 据及 由该数 据查水 和水 蒸气 热力性 质表 所得数 据 ．入 口 2 8 ． 9 5 出 口 2 7 ． 3 6 入 口 2 7 ． 3 6 出 口 2 5 ． 8 5 d 入 口 4 ． 9 1 4 出 口4 ． 4 2 3 331 41 9 41 9 6O 5 35 O 6 00 4 95 4 95 4 07 7 O． 4 1 4 2 3 36 1 1 7 2 83 3 5 9 4 28 1 46 26 5 58 4 7 04 1 4 96 2 6 6 7 2 6 6 7 3 5 0 0 3 O 7 4 3 6 71 1 ／ 6 8 8 1 ／ 1 6 2 1 ／ 16 2 1 ／ 7 3 1 ／1 9 1 ／ 1 1 ． 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 谷 俊杰 ， 等 一种适用 于超 临界火 电机组负荷适应及一次调频研究 的数学模型 1 3 由 THA工况设计数据并查水和水蒸气热力 性质表 ， 同时进行相关计算可得表 1和 。 { △H △ H。 X 、 ， A △ H 叫 H 一1 2 ． 3 6 1 0 k J ／ s 以蒸 发节 点为例 ， 结 合 水 和 水蒸 气 热 力 性 质 表可 求 出 O h ／ O p、 O u ／ O p 、 O h ／ O r 、 O r O r ， 求 解 过 程 如下 当该 节 点 出 口温 度 r 分 离 器 出 。一4 1 9℃ 时 ， 若 户 水 冷 壁 人 口 一2 8 ． 9 5 MP a ， 贝 0 有 h一2 5 9 3 k J ／ k g ， u 1 ／ 1 8 7 I n 。 ／ k g 。 若 P 分 离 器 出 口 一2 7 ． 3 6 MP a ， 贝 4 有 h一2 6 6 7 k J ／ k g， u 一1 ／ 1 6 2 i n 。 ／ k g 。 因此 O h ／ O p 一 0． 0 4 7 O u ／ O p - --5 ． 1 9 1 0 当 该 节 点 入 口压 力 P 水 冷 壁 人 口一 2 8 ． 9 5 MP a 时， 若 r 水 冷 壁 人 口一3 3 1℃， 贝 0 有 h一1 4 9 6 k J ／ k g， u 一1 ／ 6 6 8 I n 。 ／ k g 。 若 r 分 离 器 出 口一4 1 9℃， 贝 0 有 h2 5 9 3 k J ／ k g， 一1 ／ 1 8 7 m。 ／ k g。 因此 a h ／ a r 一 善 _ l 2 ． 4 6 6 O u ／ O r 一 一 a 一1 ／ 4 2 7 该 节点 出 口比体积 u 一 1 ／ 1 6 2 IT I 。 ／ k g 将 以上 所求 得各项 代入 式 2 则有 ， 丁E v A一 2 4 H F w一 0． 2 2 H E v A一 0 ． 69 K E v A一 0 ． 47 同理， 可求出其他节点的 O h ／ O p、 O v ／ O p、 O h ／ O r 、 a v ／ a r ， 从 而计算 出 T s H 、 Hs H 、 Hc v 、 Ks H 、 丁R H 、 HR H 、 HH P 、 KR H 等 见 表 2 。 有 一点值 得 指 出 ， 主 蒸 汽管 道 节 点 没 有热 量 的传人 ， 故没有 K 、 ， ， 其不适 用于式 2 ， 一般取 T c 、 ， 一5 S ， H 、 ， 已经通过过热节点求出。 ．此夕 ， 将 p 分 离 器 出 口一2 7 ． 3 6 MP a ， 户 过 热 器 出 口一 2 5 ． 8 5 MP a ， 叫 v A 一 4 9 5 k g ／ s代 入 式 3 则 有 AE v A 6 ． 2 k g ／ s ／ k Pa 一 。 一。 将 P 阀 门 前一2 5 MP a ， 过 热 器 出 口一 2 5 ． 8 5 MP a ， 4 9 5 k g ／ s ， 代 人 式 3 则 有 A s “ 3 ． 5 k g ／ s ／ k P a 一 。 一。 6 6 0 Mw 超临界直流锅炉动态数学模型其余 各 工况 的参数 的求 解 过 程 同 以上 过程 一 致 ， 故 不 再赘述 ， 其余 工况 的模 型参 数计 算结 果 如表 2 所示 。 表 2直流锅 炉 动态数 学模 型不 同工 况 的模型 参数计 算 结果 项 目 工 况 THA 7 5 THA 5 0 ％THA 2超临界汽轮机动态数学模型 本文用于超 I 临界机 组负 荷频 率控 制研 究 的调 速器模型 以及 超临界 汽 轮机 动态 数学 模 型 已经在 文献[ 6 7 ] 中作出了详细描述， 故在此不再赘述 ， 超临界汽轮 机动态数学模 型如 图 3 所示 。 图 3 超临界汽轮机动态数学模型 3电厂控制 系统模型 在超 临界 直流 锅 炉 电厂 ， 控 制 系 统广 泛 采 用 汽轮 机 和锅 炉 协 调 控 制 ， 在 这 种 模 式 下 ， 汽 轮 机 功率的控制和主蒸汽压力 的控制动作是协调的， 这样 可 以保 证 汽 轮 机 和锅 炉 两 侧 能量 的供 求 平 衡关系 ， 在保证单元机组的负荷能力 同电网需求 之间保持平衡的同时 ， 兼顾机组负荷响应能力和 单元 机组 主蒸 汽压力稳 定 的 2 个 方 面的指 标 。 0 ∞ ∞ 0 ； ∞ 0 一 叭 咖 。 三 0 “ n ∞ ； n 唧 嘶 。 。 ∞ 卯 0 站 ； 哪 。 。 ‰ ‰ ‰ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 锅 炉 技术 第 4 6卷 根据文献[ 4 ] 调查表明， 大多数超 临界机组 的控制 系统 的参 数配 置 几乎 相 同 ， 这可 能是 因为 超临界 直 流 锅 炉 的技 术 发展 到现 在 已 经 比较 成 熟 了。在 C C S模 式 下 ， 单 元 机 组 的 机 组 负 荷 MWD MW d e ma n d 由 AGC a u t o ma t i c g e n e r a t i o n c o n t r o 1 给定 ， 再 根 据 电 网频 率偏 差 修 正 ， 得 到 满 足 电 网 对 机 组 负 荷 要 求 的 MWD 。 将 MWD 同发 电机 的输 出 功率 进 行 比较 ， 汽轮 机 参 考 负荷 电动 机 会 逐 渐 减 小 二 者 的偏 差 。另 一 方 面 ， 根 据 MWD 和 主蒸 汽 压力 控 制信 号 决 定 B I D b o i l e r i n p u t d e ma n d ， 用 来 维 持 主 蒸 汽 压 力 在 设定 值 。 图 4超临界机组控制系统模 型图 4 仿真 实验 结果及分析 4 ． 1改变汽 轮机 阀 门开 度仿真 实验 在 给水量 和燃 料 量不 改 变 的前 提 下 ， 将 汽 轮 机 的阀门 开 度 改变 4 - 5 ， 对 不 同工 况 下 的 汽 轮 机功率和主蒸汽压力进行 阶跃仿真 。得到不同 ． I 况下 汽 轮 机 功 率 和 主蒸 汽压 力 响应 曲 线 的 仿 真结果 如 图 5 、 图 6 所 示 。 由仿 真结 果 可知 ， 该 模 型 THA、 7 5 THA、 5 O THA工 况 的汽 轮 机 功 率 和主蒸 汽压力 响 应效 果 良好 ， 可 以证 明超 临界 机组模 型 的有效性 以及 正确 性 。 R 出 姬 糕 州 ．0 r⋯ 。 。 ． ．． 一一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ _ - _ ⋯⋯⋯⋯⋯．t 9} 舟 ，厂 ．7 ⋯。 THA 6 I --7 5 ％ T H A 【 一 5 0％THA 5 _＼ 、 ～ 一⋯ _／ 一⋯⋯⋯⋯⋯ 4 一 一 2 o o 3 0 0 4 0 o 5 0 o 6 o o 7 0 0 8 0 0 9 o o 1 0 0 0 仿真时间／ s 图 5汽轮机 的阀门开度改变后不 同工况下 的主蒸汽压力阶跃响应曲线 2 o 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 仿真时间／ s 图 6汽轮机 的阀门开度改变后不 同工况下 的汽轮机功率阶跃响应曲线 4 ． 2 机 组一次 调频 仿真 实验 选择 THA 工况 ， 7 5 THA 工 况 ， 5 O THA 工 况做 一 次 调频 仿 真 实 验 。死 区 特 性 函数 及 机 组 滑压 运行 曲线 如 图 7 、 图 8所示 。 A f Hz - - -- - - - -- - - - - - - - 一 li p - O． O 5 一 1 ． 0 003 3 ／ ／ 0．033 0．1 - 0． 05 图 7死 区 特 性 函 数 ▲ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ， ， 。 ． ． ， ． ， ． ． 。 ． ● j d ／ Q睦 1『 ● O O O O O O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 谷俊杰 ， 等 一种适用于超l 临界火 电机组负荷适应及一次调频研究 的数学模型 1 5 邑 1 ． 0 迪 0 ． 3 H 0．3 0 ． 9 发电机输出功率／ p u 图 8机组滑压运行 曲线 4 ． 2 ． 1一次 调频 阶跃信 号仿 真实 验 在 每个 试 验 工 况 下 ， 分 别 进 行 0 ． 0 6 8 Hz和 0 ． 1 Hz 频 率偏 差 阶 跃 扰 动 实验 。所 得一 次 调 频 仿 真实 验结果 如 图 9 ～ 1 1 所 示 。 仿真时间／ s 图 9 T HA工况不同频率偏差 时输 出功 率 及主蒸汽压力 阶跃响应 曲线 0． 8 4 0． 8 2 O． 8 0 o． 78 0 ．7 6 0． 74 0． 72 0． 70 0． 68 8 0 l O 0 1 2 0 1 4 0 1 60 l 8O 2 oo 仿真时间／ s 图 1 O 7 5 THA工况不同频率偏差 时输 出功率 及主蒸汽压力 阶跃响应 曲线 仿真时间／ s 图 l 1 5 O THA工况不同频率偏差时输出功率 及主蒸 汽压力 阶跃 响应 曲线 由仿 真实 验结 果 可 知 ， 超 临界 机 组模 型 3个 工况 的一 次调 频 阶跃响 应时 间很短 小 于 3 s ， 在 受 到扰 动到稳 定 的 时 间都 基 本 在 5 0 S左 右 。这 样 的结果 满足 一次调 频 的考核 指标 l_ 8 ] 。 4 ． 2 ． 2一 次调 频随机 信 号仿真 实验 在每个试验工况下 ， 进行频率偏差随机信号 仿真 实验 ， 所 得 一 次 调 频 仿 真 实 验 结 果 如 图 1 2 ～ 1 4 所示 。 墨 丑 仿真时间， s 图 1 2 THA工况频率偏差 随机信号 时 输出功率及主蒸汽压力响应曲线 仿真时间／ s 图 1 3 7 5 THA工况频率偏差随机信号时 输出功率及主蒸汽压力响应曲线 5 0 ％T HA _ 况随机频率偏差时 媛 槲 嘉 艇 。 0； 0 7 仿真时间／ s 图 1 4 5 O THA工况频率偏差随机信号时 输出功率及主蒸汽压力响应曲线 罨 j 1llj 堡 槲 鬓 d ／ 幽 糕州、 丑簿 e 蹬 糕州、 槲 习婢 ； d ／ 出 糕_牛 瓣 丑簿 ； d ／ 糕州 瓣雷习簿 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 锅 炉 技术 第 4 6卷 由仿真 实验结 果 可 知 ， 超 临界 机组 模 型 3个 工况在随机频率偏差信号下 ， 一次调频 的响应效 果 良好 。 在 以上 2种 不 同频 率 偏 差 信 号 的 一 次 调 频 仿真 实验 中 ， 各个 工 况 的仿 真 效 果都 良好 。这 证 明 了超临 界 火 电机 组模 型 适 用 于 一 次 调 频 研 究 的应 用 以及 该超 临 界火 电机 组 模 型 的有 效 性 、 正 确性 。 4 ． 3 机组 负荷适 应性 能仿真 实验 本文 只考虑 了 7 5 THA、 5 O THA 2个 工 况下 负荷适 应性 能 的动态仿 真 ，所得仿 真 实验 结 果如 图 1 5 ～1 6 所示 。 O7 05 O 2 0 O2 05 07 1 00 2 00 3 0 0 40 0 50 0 6 OO 7 o 0 8 00 9 0 0 l 00 0 仿 真时 间／ s 图 1 5 7 5 THA工况输 出功率跟随 AG C指令响应 曲线 l O O 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 70 0 80 0 9 oo 1 o oo 仿真时间， s 图 1 6 5 0 THA工况输出功率 跟随 A GC调节 指令 响应 曲线 0 02 O5 07 以上 不 同 负荷 下 的负 荷 适 应 性 能动 态仿 真 实 验结果 表现 良好 ， 负荷 适应 能 力 强 。这 证 明 了 超临界火 电机组模 型适用 于负荷适应性能研究 的应用 以及该 超 临界 火 电机 组模 型 的有效 性 、 正 确 性 。 5 结 语 本 文 通过 自建 超 临 界 火 电机 组 不 同负 荷 下 的数 学模 型 ， 开 展 了超 l 临界 火 电机 组 不 同 负荷 下 的负荷频 率 控 制 的 仿 真研 究 。利 用 S i mu l i n k软 件对 超 临界 火 电机 组 不 同负 荷 下 的 一 次 调 频 性 能 和单元 机 组 负 荷 适 应 性 能 进 行 了动 态 仿 真 实 验 。由取 得 的仿 真 实验 结 果 可知 ， 该 超 临 界火 电 机组不同负荷下 的一次调频性能和单元机组负 荷适 应性 能仿 真效 果 很好 ， 证 明了超 临 界 火 电机 组模 型 的正确 性及有 效性 。 本文 自建 超临界火 电机 组模 型应 用 的是传 统 的 P I D控制 ， 其应用 简单 ， 在 大量 的工业 应 用 中都 能成功 地将系统 的稳态误差 调节为零 ， 在本文 中表 现 良好 。然而， 有研究表明[ 】 ， 其在动态性能控制 方 面表 现 出相对 的不 足 ， 如过大的超调量或过 长的 动态 调整时间 以及伴 随着 暂态 频率 的震 荡等 。因 此 ， 即使传统 的 P I D控制 在 本 文 自建超 I临界 火 电 机组模 型仿真结果表 现 良好 的前提下 ， 我们也 可 以 利用本 模型为平 台继续 尝试 先进 的智 能控 制并 比 较不 同控制算法 的性 能 ， 获得 具有简单算法 和较强 鲁棒性 以及响应速度 快等 良好动态 品质 的控 制器 ， 从 而实现负荷频率 的最优控制 。 参考 文献 [ 1 ]孔莲芳 ， 罗天祥 ， 关捷 ．基于状态收缩约束的模 型预测负荷频 率控制[ J ] ．中国电机工程学报 ， 2 0 0 7 ， 2 7 7 1 8 2 2 ． [ 2 3肖伯乐．我国火电厂 自动化 与信 息化技术 的进展[ J ] ．动力 工 程 学 报 ， 2 0 1 1 ， 3 1 8 6 1 1 6 1 7 ． E 8 章臣樾． 锅炉动态特性及其数学模 型[ M] ． 北京 水利电力 出 版 社 ， 1 9 8 7 ． [ 4 ]李明 ， 林 静怀 ， 张永树 ， 等．基于 MAT LAB ／ S I MUL I NK 的互 联 电网负荷频率控制建模仿真研究E J ] ．西北 电力技术 ， 2 0 0 5 2 ． [ 5 3 I N uE T，T ANI GUC HI H，I KE GUCHI Y．A Mo d e l o f Fo s s i l F u e l e d Pl a n t wi t h On c e ‘ t h r o u g h Bo i l e r f o r Po we r Sy s t e rn F r e q u e n c y S imu l a t i o n[ J ] ．I E E E Tr a n s o n P o we r S y s t e rns ，2 0 00，1 5 4 1 3 2 2 1 3 2 8 ． 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E GHA RDT K．S i e me n s s t e a m t u r b i n e d e s i g n f o r AD7 0 0 p o we r p l a n t [ R 3 ．Mi l a n c o n f e r e n c e ， 2 0 0 5 ． [ 5 ]余炎 ， 刘晓澜 ， 范世望．二次再热 汽轮机关键技术分析及 探讨 口] ．热 力透平 ， 2 0 1 3 ， 4 2 2 ． E 6 ]吕国强 ， 王华 ， 马文会 ， 等．小龙潭 电厂 3 0 0 MW 机组热 力系 统媚分析[ J ] ．动力工程学报 ， 2 0 1 1 ， 3 1 2 8 5 1 0 8 ． [ 7 3张超 ， 刘黎明 ， 陈胜 ， 等．基于热经济学结构 理论的热力 系统 性能评价 [ J ] ．中国电机工程学报 ， 2 0 0 5 ， 2 5 2 4 1 0 8 1 1 3 ． [ 8 ]郭 民臣 ， 魏楠 ．电厂 热力 系统矩 阵热 平衡 方程 式及 其应 用 『 J ] ．动力工程 ， 2 0 0 2 ， 2 2 2 1 7 3 3 1 7 3 8 ． E x e r g y An a l ys i s f or Th e r mal P o w er Sy s t e m o f 7 0 0℃Su p e r cr i t i c al P o wer Uni t Z HANG Yo n g， Z HEN J i n g Sha nx i Un i v e r s i t y o f Sc i e nc e Te c hno l ogy M e c h a ni c a nd El e c t r o ni c En gi ne e r i ng， Xi ’ a n 7 1 00 21，Chi na Ab st r a ctBa s e d o n t h e e x e r gy a n a l ys i s a nd m a t r i x d i s t r i bu t i o n t h e o r y a nd c o m b i ne d wi t h t h e r e s e a r c h r e s u l t s o f t he AD7 00 t e c hno l o gy ． Ex e r g y a na l y s i s f o r un i t p a r a me t e r s o f A 7 0 0 ℃ 、 1 0 0 0 M W u l t r a s u pe r c r i t i c a l p owe r u ni t ，t o r e v e a l e xe r gy l os s d i s t r i bu t i o n，e x t e n t a n d o r i gi n o f s ys t e m c o mpo ne nt s ． Ca r r i e d on t he op t i mi z a t i o n i m p r ov e me nt a n d p r ov i d e d r e f e r e nc e f o r t he ne w u l t r a s up e r c r i t i c a l u ni t a n d e n e r gy s a v i n g p ot e nt i a l i t i e s ． Ke y w o r ds 7 0 0 ℃u l t r a s u pe r c r i t i c a l un i t ；t he r ma l s ys t e m ； e x e r g y a na l y s i s ； m a t r i x e qu a t i o n 上 接 第 1 6页 M a t h e ma t i c al M o d el s W hi c h Su i t f or Su p e r cr i t i c a l Uni t L o a d Ad a p t a t i on a n d P r i ma r y F r e q u e n c y R e gu l a t i o n R e s e a r ch GU J u n - j i e ， S ONG Xu e me i S c h o o l o f En e r g y P o we r a n d M e c h a n i c a l En g i n e e r i n g， No r t h Ch i n a E l e c t r i c Po we r Un i v e r s i t y ， Ba od i n g 0 7 1 0 03，Ch i n a Ab s t r a ct W i t h t h e i m p r o ve m e nt o f po we r g r i d a ut o m a t i o n， t h e de m a nd i s m o r e hi g he r t o uni t l o a d a da p t a b i l i t y a n d p a r t i c i p a t i n g i n pr i ma r y f r e q ue nc y r e g ul a t i o n a b i l i t y ．I n or d e r t o r e f l e c t ，e v a l ua t e a n d i m p r o ve t he s e a bi l i t i e s ， we f o un d ma t he m a t i c a l mo de l s o f s up e r c r i t i c a l t he r ma l po we r u ni t u nd e r di f f e r e nt l o a d s，b a s e d o n t he l u mpe d pa r a m e t e r me t h od ．W e do t he un i t l o a d a da p t a b i l i t y a nd pr i ma r y f r e qu e n c y r e gul a t i o n dy na mi c s i m u l a t i o n un de r d i f f e r e n t l o a d s wi t h Si mul i n k． I t d e mon s t r a t e s t he m a t he ma t i c a l mo de l s a r e c or r e c t a n d e f f e c t i ve ． The s e m o de l s pr o v i de a pl a t f or m f or i mpr o v i ng u ni t l o a d a d a p t a b i l i t y a nd p r i ma r y f r e q u e n c y r e g ul a t i on a b i l i t y