一、＂厂网分开＂向机炉协调控制提出更高要求
随着大容量机组的不断增加和电网调度自动化程度的日益提高，要求大容量机组须按自动发电控制（agc）方式运行，这就对电厂机组协调控制系统提出了新的要求。对于发电机组而言，希望被控参数不要出现大的波动，以保证机组安全运行，即稳定性应当优先；对于电网而言，为维持供电系统的品质，克服随机负荷变化对电网产生的影响，发电机组负荷响应的快速性应当优先。为适应电网的要求，火电机组通常利用锅炉的蓄热和汽轮机的快速性，迅速改变汽轮机调节门和锅炉燃料量等措施，来提高机组对电网的负荷响应能力。由于锅炉的蓄热能力有限，动态过程滞后， 这样必然引起主蒸汽压力、负菏、汽包水位、温度等的大幅度变化，产生不稳定因素，影响机组的安全、经济 运行，这在实际生产中都是不允许的。为了合理解决上述矛盾和问题，首先需要对机炉的运行特点、运行方式、动态特性等进行研究。在此基础上，找出解决办法。 经过分析，发现影响机炉协调控制品质和机组负荷变动响应性能的因素，主要有以下几方面:
（1）锅炉响应负荷变化的迟延特性。从改变燃料量到蒸汽流量开始发生变化所需要的时间，即蒸汽产生的延迟时间，一般中间贮仓式制粉系统约1min左右，直吹式制粉系统，纯迟延时间略长，约（1～2）min 左右，这是影响机组负荷响应速度的主要原因。
（2）运行方式的影响。当机组运行在滑压阶段时，机组升负荷时又必须升压力，不利于对锅炉蓄热的利用，影响了升负荷速率；当机组运行在定压运行方式或滑压运行方式的矩压阶段时，负荷变动过程中由于不涉及到锅炉蓄热的变化，相对于滑压运行而言，机组的负荷响应速度较好。
（3）机组主要参数的有效控制。机炉协调控制功能的正常实现，很大程度上依赖于各主、辅设备的可靠控制，只有在各种调节子系统如给水调节、送风调节、燃料调节、温度调节、汽轮机调节等系统能正常投入可靠工作时，机炉协调控制系统才能投入，进而参与电网的负荷调节。
目前，国内200mw以上的单元机组大多采用了dcs，并以协调控制系统（ccs）为核心。应根据不同情况和机炉设备具体性能特点优化协调控制策略，设计结构先进、功能完善实用的机炉协调控制系统。
二、能量平衡信号和直接能量平衡控制策略
2.1 直接能量平衡控制系统
协调控制方式的基本出发点是使机、炉密切配合，共同适应电网负荷变化的需要，保证机组安全、稳定运行。因锅炉和汽轮机的动态特性存在很大的差异，锅炉从改变燃烧率到主蒸汽压力和功率变化是有迟延、大惯性的慢过程，而汽轮机从调节门动作到主蒸汽压力和功率变化则是一快过程，直接能量平衡（deb）就是较为典型的一种协调控制控制策略。
deb是max公司首先提出的，其基本出发点是锅炉燃烧率控制调节机构和汽轮机进汽调节阀控制同时并行动作，共同调节机组功率和主汽压力，使汽轮机需要的能量和锅炉输入的能量随时保持平衡。早期的deb系统设计对锅炉和汽轮机调节的反馈信号选取不够合理，锅炉用给粉机转速代表燃烧率作反馈信号，汽轮机用调节阀阀位作为反馈信号。以后经改进，锅炉用热量信号作为锅炉指令的反馈信号，汽轮机改用汽轮机*级后压力p1作为汽轮机进汽调李的反馈信号。
热量信号的典型表达式为:
式中:fsq为热量信号，fa为主蒸汽流量，pd为汽包压力，cd为蓄热系数。
早期的deb系统取功率指令的比例微分信号作为锅炉负荷指令的前馈信号，后改为能量平衡信号加动态补偿后作为锅炉负荷指令的前馈信号。典型的能量平衡信号可表达为:式中:p1为汽轮机*级后压力，pt为主蒸汽压力、pts为主蒸汽压力设定值。
对机组的控制过程进行分析，可以看出功率指令只是表示了电网对机组的负荷要求，而能量平衡信号反映了汽轮机对锅炉的能量需求，其使机、炉间的动态更为直接。使用deb/400，如果用能量平衡信号作为锅炉负荷指令且动态补偿得当，而锅炉控制又用热量信号作为反馈，稳态时有如下的关系：
因p1与主蒸汽流量成正比，在稳态时必然pt＝pts。这样，可取消主汽压调节器，使系统简化，而控制品质有可能更平稳。
2.2 典型直接能量平衡控制策略的动态补偿及调试
典型的deb结构如图1所示。deb/400控制策略确定的锅炉负荷控制指令，取消了主汽压力pt的反馈调节，增加了由微分前馈组成的＂动态补偿＂。
由图1可得到锅炉主控的负荷指令bd[1、2]:
这种deb系统结构前馈补偿环节多，式（3）第2项表示汽轮机功率发生变化时锅炉蓄热需要补充的热量，第3项表示主蒸汽压力设定值变化时锅炉蓄热需要补充的热量[1]。3项中锅炉主控指令bd需要在现场动态整定其各项参数[1、2]。这种deb方案的缺点是在机组运行工况（如负荷、压力、煤种等）发生较大变化时，其控制的鲁棒性不如反馈控制好。
2.3 热量信号及其整定
热量信号是deb系统的核心和设计基础之一。热量信号也要在现场整定，主要是确定汽包蓄热系数cd和微分时间。方法是在机组功率、主汽压稳定并无扰动时，阶跃开、关汽轮机调门，记录汽包压力的变化曲线，从中估算cd和微分时间。2个参数初步设定后，还需要在机组变负荷、变主汽压力的过程中，多次试验修改。
在不同负荷和压力点，蓄热系数和汽包压力动态曲线的时间常数不是恒定不变的。另外，通过试验测取计算出的cd也存在误差。协调控制投入后还要在整个负荷范围内（一般要求（50%～）pe）进行较长时间的调整试验，使热量信号与能量平衡信号能较好地匹配，以提高控制品质。
三、能量平衡信号与主汽压力调节相结合的控制策略
针对实际机组的具体情况，在充分认识各种协调控制策略优缺点基础上设计了以能量平衡信号与主汽压力调节相结合的机炉协调控制系统，其结构如图2所示。该控制系统的主要特点是:
（1）能量平衡信号表示汽轮机向锅炉索取的能量需求，建立了汽轮机负荷与汽轮机调门之间的正确比例关系，且不受锅炉侧扰动酌影响。能量平衡信号能够快速反映机组负荷的变化（能量需求变化），因此系统采用能量平衡信号作为锅炉主控站的前馈控制。
主汽压力调节是传统的＂锅炉跟踪＂控制的主要手段，虽然迟延较大，但在消除锅炉内扰、稳定主汽压力方面有明显的优点，而且稳定性、鲁棒性都较好。系统利用主汽压力作为校正信号，弥补能量平衡信号和热量信号之间的匹配误差，并利用系数（或函数），调整主汽压力调节信号在锅炉主控站输出中的权重，从而起到调节作用。
（2）在燃料控制回路中，除设计热量信号作为反馈信号外，还设计了给粉（煤）量（给粉机或给煤机转速经过一阶惯性变换）为反馈信号，并能够互相切换。热量信号需要的试验和整定工作较多，当现场条件不具备时，可切换为给粉（煤）量作为燃料主控的反馈信号。
（3）由于采用反馈和前馈控制相结合的控制策略，对热量信号和能量平衡信号要求降低，因此简化了调试方法，工作量相应减少。
四、能量平衡信号与主汽压力调节相结合控制策略的工程应用
某电厂2×300mw机组（中间贮仓式制粉系统）在没有安排专门试验的条件下，随机组起动通过在线整定投入，投运后运行稳定控制品质较为满意。图3是在机组协调控制系统投运情况下，一次变负荷的记录曲线。