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火电机组协调自动控制的研究
火电机组协调自动控制的研究
摘要
火电机组控制的基本目标是保障单元机组内部能量转换的顺畅，确保各环节中能量供需之间的平衡。
然而，由于火电机组内部能量转换的过程非常复杂，可视为是一个多输入、输出的过程，而在输入与输出的各环节，也存在一定的相互关联性，这就需要采用协调控制策略，以保障能量转换的顺畅。
以常见的两种火电机组协调控制策略为例，在实践应用中都各有其优缺点和适用性。
其中，炉跟机协调控制策略的优点是负荷响应速度快、适应性好，缺点主要表现为对网调负荷指令的响应迅速，但汽压波动较大；而机跟炉协调控制策略的优点是接带负荷较为稳定、汽压波动较小，缺点主要表现为对电网负荷的响应速度偏慢。
针对火电机组现有协调控制策略的问题与不足，论文从保障机组安全稳定运行、确保内部能量供需协调、快速满足负荷响应的多角度出发，设计了一种基于模糊控制理论的柔性协调控制系统，该系统控制方便、结构简单，且综合了现有协调控制策略的优点，能明显提高机组负荷控制品质，具有更为广泛的应用范围与实践价值。
本文以平凉电厂某火电机组作为实践研究案例，探讨与研究了该机组的柔性协调控制方案。
第一，论文在对现有文献研究总结的基础上，分析了国内外火电机组协调控制的研究现状，并探讨了论文研究的背景、意义，概况了论文的主要研究工作；第二，论文对平凉电厂600MW火电机组现有负荷协调控制系统进行了分析，包括了单元机组及其控制系统简介、机组负荷控制流程、机组主要负荷控制方式、协调控制系统的特性等等；第三，针对机组现有控制策略，提出了一种基于模糊控制的柔性协调控制方案，包括了柔性协调控制的理论与原理、控制算法的确定、控制参数的整定等；第四，对改进设计后的协调控制系统进行了仿真对比实验，分别利用PID算法和模糊控制算法，对系统进行了仿真实验，通过仿真结果对比分析可知，使用模糊控制对协调控制系统中的锅炉燃烧系统具有跟踪能力好、系统响应的超调量小的优点，能保障机组内部能量供需协调及快速负荷响应；最后，研究还对改进后的协调控制系统进行了现场调试，对比了原控制系统和改进后系统的机组运行效果。
总体而言，本文结合模糊控制理论，面向火电机组所设计改进得到的负荷协调控制系统，不仅能实现机组的柔性协调控制过程，以解决锅炉侧的负荷响应速度慢、汽压波动大、能力供应不足能一系列问题，而且汽轮机还能够充分利用锅炉蓄能，提高了控制系统的控制品质，从而保障了整个火电机组的安全、稳定、经济的运行。
关键词：
600MW火电机组；柔性协调控制；负荷；模糊控制
1绪论
1.1研究背景及意义
近年来，伴随着我国经济的快速增长，各行各业都普遍呈现出规模化、大型化的发展趋势，对电力能源的需要量也日益增加。
尽管光电、风电等新能源发展迅速，但在很长一段时间内，国内电力生产与供应的主导力量，仍以火力发电为主。
在不断增加火力发电的总装机容量、发展高参数大容量火电机组的同时，火电机组控制技术水平的高低，也成为了业内人士和国内外诸多专家学者所关注的焦点。
火电机组是由多种设备所构建而成的庞大设备群体，包括了锅炉、汽轮机、发电机及多种辅机设施，其设备结构庞大、工艺流程复杂、机电装置众多，整个生产过程伴随着大量的物化反应和能量转化环节，为保障机组的安全、稳定运行，其关键点之一就是做好机组负荷的有效控制与调节。
火电机组的负荷控制具有控制要求高、控制过程复杂、不确定性因素多、非线性控制等多种特点。
随着近年来我国火电机组普遍向着高参数、大容量机组方向发展，而保障大型机组的负荷响应速度、负荷适应能力与降低主汽压波动这两方面之间的矛盾正日趋突出。
其中，主汽压力波动代表了火电机组的蒸汽压力是否稳定，反映了机组锅炉与汽轮机之间内部能量的平衡关系；而机组负荷适应能力与负荷响应速度，则主要反映了机组与外部电网之间的供应平衡关系。
正是由于火电机组外部负荷响应与机组内部各设备运行参数的固有矛盾，这就需要利用协调控制系统，以更好的解决火电机组负荷控制中内外能量供求平衡之间的关系。
早期的协调控制策略，主要为机跟炉和炉跟机协调控制这两类。
其中，炉跟机协调控制策略的优点是对机组对于电网的负荷响应速度快、适应性好，缺点主要表现为由于锅炉的燃烧迟滞，容易存在能量供应问题，且主汽压力波动较大；而机跟炉协调控制策略的优点是能量供应充足、汽压波动较小，缺点主要表现为内部能量的负荷响应速度偏慢。
然而随着我国大型火电机组参与到电网的峰值调节，这就要求所设计的协调控制系统应更加稳定、可靠，且要求更高的控制品质。
为此，论文针对火电机组现有协调控制策略的问题与不足，从保障机组安全稳定运行、确保内部能量供需平衡、快速满足负荷响应的多角度出发，设计了一种基于模糊控制理论的柔性协调控制系统，该系统控制方便、结构简单，且综合了现有协调控制策略的优点，能明显提高机组负荷控制品质，具有更为广泛的应用范围和实践价值。
而在控制算法的选择上，论文改进设计的协调控制系统放弃了传统的PID控制算法，选择了模糊控制算法。
其原因主要有：
一是PID算法在非线性控制中存在缺陷，而对于大型火电机组而言，其负荷控制是一个多输入和输出的非线性过程；二是PID算法误差反馈率高，利用该算法设计的协调控制系统往往控制品质不佳；三是火电机组协调控制中主要问题是，由于锅炉侧与汽轮机侧的响应速度——动态特性无法很好匹配，传统的PID控制方式对此类问题，无法进行有效解决。
目前，大多数的电厂单元机组的协调控制仍采用的是常规的PID控制方案，其负荷响应迟钝、负荷适应力不高，往往因机组内部各设备运行参数的剧烈变化，导致负荷控制品质下降、机组设备故障等系列问题。
因此，有必要选择更加先进、适宜的控制算法，切实提高火电机组的控制品质，并对火电机组的安全运作、经济运行起到有效的改善作用。
1.2国内外的研究现状
目前，国内外学者关于火电机组协调自动控制系统的研究，主要集中在传统PID算法的优化及采用先进智能控制算法这两个方面。
1.2.1传统PID算法的研究
PID算法因其控制结构简单、算法实现容易、稳健性高等优点，仍然是工业自动化领域中应用最为广泛的控制算法之一，在我国火电机组的负荷控制中，其应用也最为普遍。
但受限于传统PID算法在非线性控制存在缺陷、算法误差反馈率高、在机组协调控制不力等问题，在国内外大型火电机组的控制算法选择上，多数都选择了对现有PID算法进行了优化研究。
例如，胡燕编等人（2004）在传统PID控制策略的基础上，提出了离散化PID优化算法的应用，并基于实例探讨了优化算法的方程应用、内部结构及适用性。
葛红等人则在传统算法的基础上引入模糊理论，提出了模糊PID优化算法，该算法是以模糊控制器为算法核心，内部结构为二维模糊控制器结构形式，经算法实践表明，在火电机组负荷控制中能明显提高负荷响应幅度，具有良好的动态控制特性。
Taft等人（2009）研究了一种可用于火电机组负荷的新型PID控制器，其控制算法将多元能量输入和输出分开进行，该控制器系统能有效消除动态误差，且控制策略中负荷适应性较高。
Demello等人（2012）对传统PID控制器进行了优化设计，使新控制器能集合了神经网络、智能算法等多种先进算法，经仿真实验表明，其在机组负荷控制中具有良好的负荷响应速度，且能有效消除负荷控制过程中的稳态误差，提高系统控制的精度。
1.2.2智能控制算法的研究
除对传统PID算法进行优化改进以外，目前，火电机组协调控制的另外一个重要发展方向，就是利用各种智能控制算法，如模糊控制、神经网络、灰色理论、遗传算法等，以降低机组负荷控制过程中的误差，提高系统的抗干扰性和控制品质。
对国内外智能控制算法的现有研究进行总结，在火电机组协调控制领域中，研究与应用最为深入的当属模糊控制算法和人工神经网络。
（1）模糊控制算法的研究
模糊控制算法，是基于模糊逻辑、模糊集合等理论基础，通过对人思维的模拟，利用一定数学模型去进行系统控制的算法。
相较于传统的控制理论，模糊控制算法具有所需控制系统简单、控制效果好、鲁棒性强、适宜于复杂系统控制等优势，因此尤其适合于非线性、大滞后性的大型火电机组的负荷协调控制当中。
例如，葛友等人（2011）基于模糊控制算法，提出了某550MW大型火电机组的协调控制方案，并根据机组工艺流程和特性分析，建立了算法模型，经仿真实验表明，该算法具有良好负荷适应性，能明显降低负荷控制中的动态误差，提高控制品质。
Bell（2009）基于模糊理论，设计了一种面向火电机组的智能模糊控制系统，该系统的核心为模糊控制器，能实时反映机组中各设备的动态特性并进行及时控制与调节。
Beheshti（2012）等人提出了一种面向火电机组新的控制策略，其控制核心理论是基于新模型的模糊内模协调控制算法，该方法可用于减弱负荷变化对机组动态性能的影响。
（2）人工神经网络的研究
神经网络是基于自适应处理、图像识别、专家学习库等先进技术，通过对人体神经网络系统的模拟，所开展系统控制的算法结构。
相比其它控制理论，其特点是具有良好的容错性、离散性和连续性，可用于多种非线性的协调控制。
例如，王爽心，杨辉等人（2007）基于神经网络理论，对传统PID算法进行了改进设计，并提出了面向火电机组的新控制模型，经仿真实验表明，该算法克服了传统PID算法不适用于非线性控制的缺陷，利用神经网络的经验训练，可有效解决火电机组多种非线性控制器的协调问题。
杨金芳等人（2014）提出了基于神经网络的火电机组协调控制系统，该系统能对机组运行方式和负荷干扰源进行精确的识别与控制，从而保障机组运行的稳定性和较好的控制品质。
总体而言，目前国内火电机组的协调控制系统，仍广泛采用传统的PID控制策略，而智能控制或其它复合型控制策略的应用则较为少见。
基于传统PID控制所存在的算法误差反馈率高、机组协调控制不力等问题，为提高控制品质。
本文结合模糊控制理论，设计了一种新型的负荷协调控制系统，该系统不仅能实现单元机组的柔性协调控制过程，以解决锅炉侧的负荷响应速度慢、主汽压力波动大、能力供应不足等一系列问题，而且汽轮机能够充分利用锅炉蓄热，提高了控制系统的控制品质，从而保障了整个火电机组的安全、稳定、经济的运行。
1.3论文的主要研究工作
1.3.1研究内容
论文以平凉电厂某火电机组作为实践研究案例，基于模糊控制理论，设计了一种新型的负荷协调控制系统，并通过仿真实验和现场调试，验证了该系统的可行性。
具体而言，论文的研究包括了以下五部分内容：
第一部分，绪论。
该部分在对现有文献研究总结的基础上，分析了国内外火电机组协调控制的研究现状，并探讨了论文研究的背景、意义，概况了论文的主要研究工作。
第二部分，火电机组协调控制系统分析。
该部分对平凉电厂600MW火电机组现有负荷协调控制系统进行了分析，包括了单元机组及其控制系统简介、机组负荷控制流程、机组主要负荷控制方式、协调控制系统的特性等等。
第三部分，火电机组协调控制系统的设计。
该部分针对机组现有控制策略，提出了一种基于模糊控制的柔性协调控制方案，包括了柔性协调控制的理论与原理、控制算法的确定、控制参数的整定等。
第四部分，火电机组协调控制系统的仿真研究。
该部分对改进设计后的协调控制系统进行了仿真对比实验，分别利用PID算法和模糊控制算法，对系统进行了仿真实验，通过仿真结果对比分析可知，使用模糊控制对协调控制系统中的锅炉燃烧系统具有跟踪能力好、系统响应的速度快的优点，能保障机组内部能量供需协调及快速负荷响应。
第五部分，火电机组协调控制协调的现场调试。
该部分对改进后的协调控制系统进行了现场调试，对比了原控制系统和改进后系统的机组运行效果。
1.3.2研究方法
（1）文献资料法
“火电机组负荷协调控制”这一课题，目前已被国内外部分学者所关注及研究，并已形成了较为丰富的研究成果，这些已有文献资料将成为论文顺利写作的重要保障，并能由此提供一定的写作思路。
在此过程中，笔者通过“线下+线上”的方式进行了多渠道的文献资料收集与整理，其中在线下主要通过校图书馆进行文献专著的收集，而线上则通过知网、学术期刊网等网络数据库资源，获得了大量学位论文、期刊论文资料。
通过对以上大量文献资料的收集与梳理，有助于汲取其中的思想与养分，有助于提升研究成果的适用性，并为论文的顺利完成提供了有力的理论支撑。
（2）定量和定性结合法
该方法主要是指通过对论文中所涉及的各项数据的定量处理、检验与定性分析，以获得更加真实、可信的结果。
在本论文的研究中，基于该方法对优化设计后的协调控制系统进行了仿真实验和现场调试，对实验数据进行了处理与检验，并对结果进行了定性分析，以保证了数据结果的客观与真实。
（3）案例研究法
为使研究更深入，研究成果更具有实践价值，在目前的学科研究中，国内外学者的理论研究的过程中，往往会辅以一定的实例研究，从而理论与实践应用能更紧密结合，这种研究方法就是实例应用法。
在本次论文写作中，就选择以本人所在单位平凉电厂的600MW火电机组为实践研究案例，分析了原控制系统存在的问题与不足，并通过仿真实验和现场调试对比，得出优化设计后的协调控制系统的科学性与可行性。
2火电机组负荷协调控制系统分析
2.1600MW火电机组及控制系统简介
2.1.1机组概况
平凉电厂600MW超临界的火电机组，额定功率为600MW，额定主蒸汽进汽量1815t/h，额定汽轮机热耗8005.16kJ/（kW•h）。
机组在额定参数运行，且抽额定厂用汽量时，可发出额定功率。
该火电机组锅炉为变压直流炉，锅炉型号为HG-1900/25.4-YM4，锅炉为一次中间再热，单炉膛切向燃烧方式，固态排渣。
结构与布置方式为全钢悬式布置。
机组锅炉容量和主要参数，见下表2.1所示。
表2.1机组锅炉主要参数表
主蒸汽温度
543℃
再热汽温度
569℃
额定主蒸汽进气量
1815t/h
炉膛断面和高度
宽18.82m，深17.68m，高63.41m
容积热负荷
84.18kW/m3
截面热负荷
4540kW/m2
炉膛出口烟温
997℃
屏底烟温
142.5℃
助燃用油
#0轻柴油
该火电机组的汽轮机为亚临界、单轴、四缸四排汽凝汽轮机，其结构特点是主汽阀和调节阀为整体结构，共有两只，分别布置在汽轮机高压缸的两侧，以减少主蒸汽管道对汽缸的推力。
机组汽轮机的主要参数，见下表2.2所示。
表2.2机组汽轮机主要参数表
主汽阀蒸汽额定压力
16.67MPa
主汽阀蒸汽额定温度
537℃
额定转速
3000r/min
额定蒸汽流量
1815t/h
额定给水温度
273℃
额定工况
8005.16kJ/（kW•h）
汽轮机总长度
31.6m
2.1.2机组控制系统
目前，平凉电厂600MW火电机组主要采用的是以锅炉跟随为基础的协调控制策略。
其优点是对电网负荷指令的响应速度快、适应性好，缺点主要表现为容易存在能量供应滞后问题，且汽压波动较大。
在实践运行中，该火电机组协调控制系统所存在的问题主要表现在以下两个方面：
一是原协调控制抗干扰性差，容易导致机组运行的不稳定。
在正式投用优化设计的新系统之前，系统的抗干扰性较差，当汽轮机主汽阀蒸汽压力大幅度波动时，即与额定压力偏差值大于1.5MPa时，系统运行不稳定性明显，无法进行自动控制，需要运行人员进行手动操控。
二是原协调控制系统的负荷适应性和响应速度不高，控制品质不佳。
尽管采用的是锅炉跟随协调控制方式，但是原系统的负荷响应速度仍然较低。
在正式投用新系统之前，机组响应的AGC速率仅为8MW/min，正是由于负荷响应速率偏低，导致了AGC测试速度和精度的考核费用偏高。
因此，有必要设计与应用新的协调控制方案，以保障机组的安全稳定运行，实现机组运行效率与效益的综合性提升。
2.2火电机组的工艺流程
火电机组的工艺流程，可视为是机组中锅炉与汽轮机这两者之间的能量转换过程，两者能量转换的平衡，将是保证机组安全稳定运行以及机组内部各设备参数稳定的核心因素。
简单而言，对于机组负荷的协调控制，就是控制机组中锅炉和汽轮机能量转换的顺畅与稳定，其控制的关键包括了两个方面：
一是控制主汽阀蒸汽压力，其代表了火电机组的蒸汽压力是否稳定，反映了机组锅炉与汽轮机之间内部能量的平衡关系；二是控制输出电功率，该参数反映了机组与外部电网之间的供应平衡关系。
火电机组的负荷控制，具有控制要求高、控制过程复杂、不确定性因素多、非线性控制等多种特点。
因此，机组负荷控制的工艺流程用相关设备的参数表达，则可看作是多变量输入、输出的非线性系统。
平凉电厂600MW火电机组的具体工艺流程图可用图2.1表示。
图2.1火电机组工艺流程简化示意图
如上图所示，平凉电厂600MW的火电机组的工艺流程，可简化为两个变量输入和两个变量输出的过程。
其中，输入变量为汽轮机调节门开度
，锅炉燃烧量
；输出变量为主汽阀蒸汽压力PT、输出电功率NE。
而要保证机组负荷控制的品质，关键是要做好两个输出变量，即主汽阀蒸汽压力和输出电功率的控制。
由于两个输入量的变化，会相应对输出量造成相应影响，可得出火电机组负荷控制非线性耦合控制的特点。
2.3火电机组控制系统的特性分析
2.3.1汽轮机与锅炉特性
汽轮机、锅炉是火电机组的重要构成设备，也是机组负荷控制的核心。
因此，在研究系统协调控制特性时，还需要分别对平凉电厂600MW火电机组的汽轮机与锅炉的特性进行研究分析。
（1）汽轮机特性
平凉电厂600MW火电机组采用的是四缸四排大型汽轮机，其输出电功率大，输出运行方式是与电网并列运行。
由于该汽轮机系统的发电对最终向电网输出功率的影响很小，因此可将汽轮机发电功率与输出电功率等同看待。
该大型汽轮机包括了高压缸、中压缸、低压缸，为分析各缸发电功率的比例特性，可用下列公式表达该汽轮机的发电特性：
（2.1）
在上述汽轮机发电特性公式中，
是指输出电功率，也可近似看作汽轮机的实际输出功率；
、
分别是指汽轮机高缸、中低缸的发电功率与总发电功率的比例，两者的比值约为3:
7；
是指再热汽阀前蒸汽的时间，大致为10s；
是指汽轮机的实际蒸汽流量，即目前汽轮机的主汽阀的调节压力。
（2）锅炉特性
①锅炉热容
平凉电厂600MW火电机组的锅炉采用的是变压直流炉，锅炉为单炉膛切向燃烧。
燃煤在炉膛燃烧过程中，转化为热能，然后通过锅炉的水冷壁、汽包，将水加热形成水蒸气。
在锅炉中水向水蒸汽的转化过程中，水的蒸发量与锅炉燃料量之间呈正比例关系，且部分热能转化为蓄能，其锅炉热容公式可表达为：
（2.2）
在以上锅炉热容公式中，
和
分别是指水的蒸发量与锅炉燃料量，两者呈正比例关系。
和
则分别是指时间常数和热容时间。
②汽包热容
锅炉汽包的热容，可用汽包蒸汽压力和汽包热容时间进行表达，这是由于汽包中水的蒸发量与蒸汽压力趋于平衡，其公式可表达为：
（2.3）
在以上汽包热容公式中，
是指水的蒸发量，
和
分别是汽包中蒸汽压力和汽包热容时间，
是指汽包中的实际蒸汽流量。
综合以上汽轮机和锅炉的特性公式，可看出整个机组锅炉能量转化的过程，其能量输入主要为锅炉燃烧量
，能量输出主要为输出电功率NE。
然后将特性公式进行整合，可以得出火电机组负荷控制的原理框架图，详见下图2.3所示。
特性公式（2.1）~（2.4），其代表了机炉整体对象能量的转换过程特性，其输入量为燃料量
，输出量为汽轮机实发功率NE。
经过对公式的整合，可以得到用下图2.2方框图表示的负荷控制对象的原理框架图，便于从多变量合系统角度进行分析。
图2.2火电机组负荷控制的等效原理框架图
利用火电机组负荷控制的原理框架图，可方便的从多变量输入、输出的角度进行系统分析。
在图中，输入变量为调节门开度
，锅炉燃烧量
；输出变量为主汽阀蒸汽压力PT、输出电功率NE。
GPB（s）和GNB（s）分别是指锅炉燃烧量
对应于主汽阀蒸汽压力PT和输出电功率NE的函数，GPT（s）和GNT（s）则分别是指调节门开度对应于主汽阀蒸汽压力PT和输出电功率NE的函数。
从等效框架图可看出，该火电机组内部能量转换的过程可视为是一个两变量输入、两变量输出的过程，且各输出变量与输入变量能都存在一定的动态关联性。
各变量之间的动态特性，可用以下传递函数进行表达：
（2.4）
2.3.2协调控制系统的特性
平凉电厂的机炉协调控制系统是将单元机组作为一个整体来考虑，该控制系统包括了多个部分的回路，并通过不同的控制指令信号，以实现机组内各设备参数的有效控制。
而在不同设备中控制指令信号的形成，主要通过对信号动态偏差和静态偏差的校正来加以实现。
例如，机组中汽轮机和锅炉的协调控制指令，可分别用下列特性公式表达：
汽轮机协调控制指令：
（2.5）
锅炉协调控制指令：
（2.6）
在上述协调控制指令公式中，ULD是指火电机组的整体负荷指令，
和
分别是指主汽阀蒸汽压力值偏差和输出电功率值偏差。
然后再引入积分校正，以确保汽轮机和锅炉协调控制指令的准确。
2.4机组主要负荷控制方式
2.4.1机炉分别控制
机炉分别控制，即将火电机组的汽轮机和锅炉分别作为独立的负荷控制对象。
其方法主要包括了炉跟机和机跟炉这两种负荷控制方式。
输入变量为调节门开度
，锅炉燃烧量
；输出变量为主汽阀蒸汽压力PT、输出电功率NE。
（1）炉跟机负荷控制
其负荷控制的原理图，详见下图2.3所示。
在该负荷控制方式中，当输出电功率PE与机炉主控制器发出的负荷指令P0存在偏差时，首先通过改变汽轮机的调节门开度
，然后改变主汽阀蒸汽压力PT，并通过函数器f（x）进行偏差值调节，使输出电功率能够迅速与调节指令相一致。
在此过程中，锅炉主控制器控制锅炉出口汽压改变，并相应改变锅炉燃烧量
。
图2.3炉跟机控制方式原理图
从炉跟机负荷控制的原理可看出，这种控制方式能较快的适应负荷波动，但是主汽阀蒸汽压力变动也较大因此，其优点是负荷响应速度快、适应性好，缺点主要表现为容易存在能量供应问题，且汽压波动较大。
该负荷控制方式较适用于大型火电机组，而不适用于中小型火电机组或直流锅炉。
这是因为在大型火电机组中，机组锅炉的热容相对减少，主汽阀的蒸汽压力变动也较小，利用该负荷控制方式较快的负荷响应速度，有利于快速控制负荷，且对于面向电网的输出功率的控制也是有利的。
而中小火电机组，由于主汽阀蒸汽压力变动频繁，不适宜采用这种负荷控制方式。
（2）机跟炉控制方式
其负荷控制的原理图，详见下图2.4所示。
在该负荷控制方式中，当输出电功率PE与机炉主控制器发出的负荷指令P0存在偏差时，首先通过改变锅炉燃烧量
，当锅炉出口汽压改变后，再通过改变主汽阀蒸汽压力PT，并通过函数器f（x）进行偏差值调节，使输出电功率能够迅速与调节指令相一致。
在此过程中，汽轮机主控制器调节主汽阀蒸汽压力，锅炉负荷调节负荷。
图2.4机跟炉控制方式原理图
从机跟炉负荷控制的原理可看出，这种控制方式汽压变动较小，但由于没有利用锅炉的蓄热，负荷响应速度慢，负荷适应性差。
该控制方式在实践应用中，主要作为炉跟机负荷控制方式的补充，或者用于可承担基本负荷的中小火电机组中，又或者用于新投入运行的火电机组，为保障机组安全运行，减少汽压波动所引发的设备故障，在短时间内科采用这种负荷控制方式。
2.4.2机炉协调控制方式
以上两种负荷控制方式，都有其明显的缺点与适用性，由于仅仅只是将汽轮机和锅炉分别作为独立的负荷控制对象，而忽视了机组输入变量与输出变量之间的耦合性与动态关联性。
因此，有必要将机组的汽轮机和锅炉视为一个整体，并将两种负荷控制方法的优点结合起来，从而使整个机组的负荷控制，既能迅速负荷响应，又能减少主蒸汽压力波动。
这种联合起来控制的方式，也被称为机炉协调控制。
在下图2.4中，即为机炉协调控制的原理示意图。
在该负荷控制方式中，当输出电功率PE与机炉主控制器发出的负荷指令P
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