CN103678915A - 一种基于逼近法的热电厂发电机组变负荷耗差分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于逼近法的热电厂发电机组变负荷耗差分析方法，此方法依据长期运行经验选取18个对机组经济性影响较大的运行参数为分析对象，并以运行统计最佳值作为运行基准值，在稳定运行工况和实际运行工况之间假想一系列工况，使18个运行参数由运行基准值逐项逼近实际运行值，根据逼近过程中煤耗差值进行变工况的耗差分析，通过排序得到变负荷过程中对煤耗水平影响较大的参数，为百万机组变负荷运行中的变负荷速率、变负荷幅度和稳定段时间的确定提供指导依据，达到降低电厂变负荷运行中发电煤耗的目的，既完成变负荷任务，同时也节省煤资源。

Description

一种基于逼近法的热电厂发电机组变负荷耗差分析方法

技术领域

本发明涉及一种大型机组的耗差分析方法，具体是指一种基于逼近法的热电厂发电机组变负荷耗差分析方法。

背景技术

受用电需求的影响，大型火电厂的负荷必须随当天、当季、当年用电高峰与低谷波动，这就导致机组运行时必须在要求的时间内达到变负荷的要求功率，由于大型机组运行各项参数的控制调节存在较大的惯性和迟延性，过快的负荷变化速度，过大的负荷变化幅度和过短的负荷稳定时间都会导致实际运行工况偏离稳定工况，对各项参数的控制将最终影响到供电煤耗，导致机组变负荷运行过程中的供电煤耗远大于对应的稳定运行的煤耗。

火电厂生产过程是由各系统和设备组合而成的有机连续的生产过程，系统设备各可调关键参数对最终经济性参数的影响，既存在分明的主次关系，各参数之间也存在相互的联系和影响，为评估这些参数在变工况运行中对经济性的影响优次，以稳定运行工况作为基准进行耗差分析。产生耗差的因素很多，存在于各个系统中，以锅炉侧为例，飞灰含碳量、锅炉出口烟气含氧量、排烟温度等可测可调因素通过影响到锅炉效率而对最终的煤耗率存在明显的影响，同样在汽机侧，蒸汽及给水的各项参数也是耗差分析的重点研究对象，在机组变负荷的耗差分析中，将各个系统中的影响因素整合到一起，以统一的标准评判整个电厂运行系统中的各耗差因素影响程度，从而为优化机组变负荷运行参数控制提供重要的方案依据，是解决大型机组变负荷运行过程优化节能问题的一个新思路。

针对大型机组的耗差分析，亦即敏感性分析，现有的方法多是针对稳定运行的机组与设计工况的耗差分析，单个因素或系统参数改变对能耗的影响，以整个电厂系统作为整体的研究对象的大型机组变工况耗差分析方法尚少方法涉及，对变工况运行的大型机组的变工况调节最优化方案的制定缺乏全面的系统的指导性作用，因而需要对大型机组变工况的耗差分析方法进行更加系统的深入的研究。

在机组运行参数多偏差分析中运用较多的简单叠加法是假定某负荷下影响机组经济性的各个参数之间是相互独立的、线性无关的。然而这种模型由于各参数之间的耦合性，存在比较大的误差，逐项逼近法是在耗差分析的基础上，应用比较基准的概念确定能损分布，其误差较单一的简单叠加法要小得多。在计算机技术发展、节能需求增大、调控准确性要求提高的今天，逐项逼近法会有比较好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于逼近法的热电厂发电机组变负荷耗差分析方法，以期获得各运行参数变化对煤耗所带来的影响大小，为百万机组变负荷运行中的变负荷速率、变负荷幅度和稳定段时间的确定提供指导依据，达到降低电厂变负荷运行中发电煤耗的目的。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种基于逼近法的热电厂发电机组变负荷耗差分析方法，该方法包括如下步骤：

步骤（1）：选取对热电厂发电机组经济性影响较大的18个运行参数作为分析对象，该18个运行参数为：飞灰含碳量、炉膛出口烟气含氧量、排烟温度、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、给水温度、高温加热器端差、过热器减温水、再热减温水、补给水率、凝汽器真空、凝结水过冷度、循环冷却水温、煤质特性、空预器漏风量、汽轮机内效率和厂用电率；

步骤（2）：对该18个运行参数，选取电厂DCS系统输出的运行统计最佳值作为运行基准值；

步骤（3）：假设发电机组某一负荷下的18个运行参数为

运行基准值为（工况0）：a₀、b₀、c₀、……q₀、r₀

实际运行值为（工况s）：a_s、b_s、c_s、……q_s、r

其中，工况实际运行值由电厂DCS系统实时获得，

步骤（4）：分别计算运行基准工况和实际运行工况的煤耗率，计算获得的煤耗率设为A₀和A_s，工况s与工况0的煤耗差为△A=A_s-A₀；

步骤（5）：在实际运行工况与基准运行工况之间假想出17个工况，分别为：

工况1：a_s、b₀、c₀、……q₀、r₀

工况2：a_s、b_s、c₀、……q₀、r₀

工况3：a_s、b_s、c_s、……q₀、r₀

……

工况16：as、bs、cs、……ps、q₀、r₀

工况17：a_s、b_s、c_s、……p_s、q_s、r₀

根据所有假想工况的18个参数分别计算获得17个工况的煤耗率分别为：A₁、A₂……A₁₇

步骤（6）：工况1与工况0的煤耗差△A₁=A₁-A₀

工况2与工况1的煤耗差△A₂=A₂-A₁

……

工况17与工况16的煤耗差△A₁₇=A₁₇-A₁₆

工况_s与工况17的煤耗差△A₁₈=A_s-A₁₇

则As=A0+△A₁+△A₂+……+△A₁₈

步骤（7）：定义煤耗率A的变化率与因素y(y=a、b、c……q、r)的变化率之比为A对y的敏感因子Sy，则：

煤耗率A对a因素的敏感因子

煤耗率A对b因素的敏感因子

……

煤耗率A对r因素的敏感因子

Sy代表了煤耗A对某运行参数y偏离的敏感程度，Sy为正，则△A与Δy的变化方向相同；反之，则△A与Δy的变化方向相反，比较|Sy|(y=a、b、c……q、r)的大小并排序，得到该18个运行参数对煤耗率影响的权重，即可得到发电机组变负荷运行过程中对煤耗水平影响较大的运行参数，通常选取对煤耗水平影响较大的前5个左右的运行参数进行分析；

步骤（8）：根据步骤（7）获得的对煤耗水平影响较大的运行参数，为热电厂发电机组变负荷运行中的变负荷速率、变负荷幅度和稳定段时间的确定提供指导依据，达到降低热电厂变负荷运行中发电煤耗的目的，既完成发电机组的变负荷要求，同时也节省煤资源。

与现有技术相比，本发明的方法能够为百万机组变负荷运行中的变负荷速率、变负荷幅度和稳定段时间的确定提供指导依据，达到降低电厂变负荷运行中发电煤耗的目的，既完成变负荷任务，同时也节省煤资源。

附图说明

图1为本发明的流程框图。

具体实施方式

一、本发明基于逼近法的热电厂发电机组变负荷耗差分析方法根据长期运行经验选取对机组经济性影响较大的18个运行参数为分析对象，如图1所示：飞灰含碳量、炉膛出口烟气含氧量、排烟温度、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、给水温度、高温加热器端差、过热器减温水、再热减温水、补给水率、凝汽器真空、凝结水过冷度、循环冷却水温、煤质特性、空预器漏风量、汽轮机内效率、厂用电率，并建立机组变工况能耗特性机理模型，计算这18个参数影响下的煤耗率，分析这18个运行参数对煤耗率影响权重排序情况。

这18个参数的运行基准值选取DCS输出的运行统计最佳值。

二、煤耗率的计算通过下列步骤完成：

电厂DCS系统监测的汽机日常运行数据主要包含主蒸汽流量、主蒸汽及再热蒸汽的压力和温度，回热各级抽气的压力和温度，回热系统各级给水进出口温度以及疏水温度。根据这些数据，采用热平衡的方法计算得到汽机侧的发电煤耗。

步骤（1）：汽机侧的发电热耗率我们采用以下公式计算：

q=(D₀×(H_ZQ—H_GS)+D_ZR×(H_ZR—H_GP))/P

D₀为主蒸汽流量，H_ZQ为主蒸汽焓值，H_GS为最终给水焓值，D_ZR为再热蒸汽流量，H_ZR为再热蒸汽焓值，H_GP为高压缸排汽焓值，P为发电功率

其中D₀和P采用DCS读取的数据，其他参数的计算方法如下

步骤（2）：对于各级抽汽，疏水，给水，主汽及再热蒸汽，有焓值H=f(T,P)，运用水蒸气物性计算软件求得对应的焓值。根据DCS读取的温度和压力数据可求得H_ZQ、H_GS、H_ZR、H_GP。

步骤（3）：设第四级回热加热器进口水焓值为H₃,出口水焓值为H₄，第四级回热抽汽焓值为H_r4，疏水焓值为H_s4（焓值均由步骤（2）的方法求得）

由此可得第四级高压回热抽汽流量：

D₄=D₀×（H₄—H₃）/（H_r4—H_s4）

同理可得第三级高压回热抽汽流量

D₃=D₀×（H₃—H₂）/（H_r3—H_s3）

H₃为第三级回热加热器出口水焓值，H₂为第三级回热加热器入口水焓值，H_r3为抽汽焓值，H_s3为疏水焓值。

由于主蒸汽经最高两级抽汽后进入再热器，所以再热流量

D_ZR=D₀—D4—D3

将以上数据代入步骤（1）公式，得到发电热耗率q

汽轮机发电热效率η=3600/q

汽轮机发电煤耗率B=123/η(g/kwh)

得到汽机侧发电煤耗后，根据锅炉效率η_gl，可以得到整个电厂的煤耗率

B_Z=B/η_gl

三、热参数逐项逼近法分析18个运行参数对煤耗率影响的权重，包括下列步骤：

步骤一、假设某一负荷下所述的18个参数为

运行基准值为（工况0）：a₀、b₀、c₀、……q₀、r₀

实际运行值为（工况s）：a_s、b_s、c_s、……q_s、r_s

步骤二、分别用上述（二）中煤耗率的计算方法来计算运行基准工况和实际运行工况的煤耗率，计算获得的煤耗率设为A₀和A_s，工况s与工况0的煤耗差为△A=A_s-A₀。

步骤三、在实际运行工况与基准运行工况之间假想出17个工况，分别为：

工况1：a_s、b₀、c₀、……q₀、r₀

工况2：a_s、b_s、c₀、……q₀、r₀

工况3：a_s、b_s、c_s、……q₀、r₀

……

工况16：a_s、b_s、c_s、……p_s、q₀、r₀

工况17：a_s、b_s、c_s、……p_s、q_s、r₀

根据所有假想工况的18个参数分别计算获得17个工况的煤耗率分别为：A₁、A₂……A₁₇

步骤四、工况1与工况0的煤耗差△A₁=A₁-A₀

工况2与工况1的煤耗差△A₂=A₂-A₁

……

工况17与工况16的煤耗差△A₁₇=A₁₇-A₁₆

工况s与工况17的煤耗差△A₁₈=A_s-A₁₇

则As=A0+△A₁+△A₂+……+△A₁₈

步骤五、定义煤耗率A的变化率与因素y(y=a、b、c……q、r)的变化率之比为A对y的敏感因子Sy，则：

煤耗率A对a因素的敏感因子

煤耗率A对b因素的敏感因子

……

煤耗率A对r因素的敏感因子

Sy代表了煤耗A对某运行参数_y偏离的敏感程度。Sy为正，则△A与Δ_y的变化方向相同；反之，则△A与Δy的变化方向相反。比较|Sy|(y=a、b、c……q、r)的大小并排序，即可得到机组变负荷运行过程中对煤耗水平影响较大的参数。

根据上述获得的对煤耗水平影响较大的运行参数，为热电厂发电机组变负荷运行中的变负荷速率、变负荷幅度和稳定段时间的确定提供指导依据，达到降低热电厂变负荷运行中发电煤耗的目的，既完成发电机组的变负荷要求，同时也节省煤资源。

Claims (1)

1.一种基于逼近法的热电厂发电机组变负荷耗差分析方法，该方法包括如下步骤：

步骤（1）：选取对热电厂发电机组经济性影响较大的18个运行参数作为分析对象，该18个运行参数为：飞灰含碳量、炉膛出口烟气含氧量、排烟温度、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、给水温度、高温加热器端差、过热器减温水、再热减温水、补给水率、凝汽器真空、凝结水过冷度、循环冷却水温、煤质特性、空预器漏风量、汽轮机内效率和厂用电率；

步骤（2）：对该18个运行参数，选取电厂DCS系统输出的运行统计最佳值作为运行基准值；

步骤（3）：假设发电机组某一负荷下的18个运行参数为

运行基准值为（工况0）：a₀、b₀、c₀、……q₀、r₀

实际运行值为（工况s）：a_s、b_s、c_s、……q_s、r_s

其中，工况实际运行值由电厂DCS系统实时获得，

步骤（4）：分别计算运行基准工况和实际运行工况的煤耗率，计算获得的煤耗率设为A₀和A_s，工况s与工况0的煤耗差为△A=A_s-A₀；

步骤（5）：在实际运行工况与基准运行工况之间假想出17个工况，分别为：

工况1：a_s、b₀、c₀、……q₀、r₀

工况2：a_s、b_s、c₀、……q₀、r₀

工况3：a_s、b_s、c_s、……q₀、r₀

……

工况16：as、bs、cs、……ps、q₀、r₀

工况17：a_s、b_s、c_s、……p_s、q_s、r₀

根据所有假想工况的18个参数分别计算获得17个工况的煤耗率分别为：A₁、A₂……A₁₇

步骤（6）：工况1与工况0的煤耗差△A₁=A₁-A₀

工况2与工况1的煤耗差△A₂=A₂-A₁

……

工况17与工况16的煤耗差△A₁₇=A₁₇-A₁₆

工况s与工况17的煤耗差△A₁₈=A_s-A₁₇

则As=A0+△A₁+△A₂+……+△A₁₈

步骤（7）：定义煤耗率A的变化率与因素y(y=a、b、c……q、r)的变化率之比为A对y的敏感因子Sy，则：

煤耗率A对a因素的敏感因子

煤耗率A对b因素的敏感因子

……

煤耗率A对r因素的敏感因子

Sy代表了煤耗A对某运行参数y偏离的敏感程度，Sy为正，则△A与Δy的变化方向相同；反之，则△A与Δy的变化方向相反，比较|Sy|(y=a、b、c……q、r)的大小并排序，得到该18个运行参数对煤耗率影响的权重，即可得到发电机组变负荷运行过程中对煤耗水平影响较大的运行参数；

步骤（8）：根据步骤（7）获得的对煤耗水平影响较大的运行参数，为热电厂发电机组变负荷运行中的变负荷速率、变负荷幅度和稳定段时间的确定提供指导依据，达到降低热电厂变负荷运行中发电煤耗的目的，既完成发电机组的变负荷要求，同时也节省煤资源。

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