열발전소 공기-연료비를 위한 온라인 보간 전달함수 원스텝 어헤드 보조제어 연구

One-Step Ahead Control with Online Interpolated Transfer Functions for Air–Fuel Ratio Supplementary Control in Thermal Power Plants

연구 내용

열발전소의 공기-연료비(AFR) 성능을 개선하기 위해 오프라인에서 운전점별 전달함수 모델을 만들고, 온라인 보간을 통해 원스텝 어헤드 보조제어를 적용하는 연구

본 연구는 열발전소 연소에서 공기-연료비(Air-Fuel Ratio, AFR)가 배출물과 열효율에 영향을 준다는 점을 기반으로 AFR 제어 성능을 보조합니다. 기존 DMC 기반 접근은 온라인 최적화가 추가 연산 자원을 요구할 수 있어, 온라인 최적화 없이 기존 분산제어시스템(DCS)에 직접 구현 가능한 원스텝 어헤드 제어를 제안합니다. 서로 다른 운전점에서 폐루프 전달함수를 오프라인으로 각각 구축한 뒤, 각 샘플링 시점마다 온라인 보간으로 전달함수를 구성하여 보조제어 입력을 계산합니다.

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연구 흐름

초기 접근에서는 열발전소 AFR 제어의 한계를 파악하고, 동적 행렬 제어(DMC)에서 요구되는 온라인 최적화 부담을 줄이기 위한 대안을 설정했습니다. 이후 2023년 연구에서는 운전점별 폐루프 전달함수 모델을 오프라인에서 독립적으로 개발한 뒤, 온라인에서 보간된 전달함수를 이용해 원스텝 어헤드 방식의 간단한 보조제어를 구성했습니다. 또한 600 MW급 오일-fired 드럼형과 1000 MW급 석탄-fired 일회통 발전소 시뮬레이션으로 기존 AFR 제어 성능 개선 가능성을 확인했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

AFR 제어 성능 향상
기존 DCS 직접 구현
온라인 최적화 회피 제어
운전점 전환 대응 보간 모델
연소 안정화 보조제어
열효율 개선을 위한 제어로직
배출 관련 공정 변수 제어
폐루프 전달함수 기반 제어 설계
다른 발전소 유형 적용 절차
시뮬레이션 기반 운전조건 검증