CN103956779A - 一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术 - Google Patents

一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术，根据一台以上的机组性能试验数据，利用数学和几何知识，将机组负荷和供电标准煤耗率的对应关系绘制成曲线，拟合出曲线的方程，根据曲线方程和不同机组组合的运行方式，以全厂供电标准煤耗率最低为目标，计算出不同总负荷下各台机组最佳负荷，绘制出单机负荷-全厂负荷调度曲线图，编制出全厂负荷经济调度方案；该基于能量平衡的火电机组负荷经济调度技术利用高等数学，将数据和图形进行有机结合，化繁为简，便于各个火电企业应用，指导生产现场的运行调整，市场竞争方面占据巨大优势。

Description

一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术
技术领域
本发明涉及一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术。
背景技术
目前，由于电网发电结构变化，核电、水电、风电和新能源发电的比例越来越大，大型火电机组的负荷率多数维持在70％左右，参与电网调峰，不同机组间的负荷分配方式成为影响机组经济指标的一大因素，众多的科研人员进行此方面研究来提升火电机组运行的经济性。而目前一些教材都采用负荷经济调度方法即供电标准煤耗微增率方法进行计算，过程复杂，实行难度大，不适合生产企业具体实际，在这种情况下，多数火电企业不进行机组经济调度，由运行人员自行调整，不利于节能减排工作开展，机组的经济性受到影响，造成了能源的巨大浪费，同时使烟气排放量增加，污染环境。
根据现有机组的实际情况，机组运行方式组合较多，机组负荷经济调度复杂，运行人员没有指导方案作为运行调整依据，调整的随意性较大，机组负荷分配常常出现运行机组负荷分配同步调整和反向调整的不合理现象，供电标准煤耗率由于负荷分配不合理的原因偏高，浪费大量能源，同时使烟气排放量增加，污染环境，在这种情况下，急需制定出负荷经济调度方案或制度，指导运行人员进行负荷调整。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用高等数学，将数据和图形进行有机结合，绘制出机组负荷和供电标准煤耗率的对应关系曲线，拟合出曲线的方程，绘制出单机负荷-负荷调度曲线图，化繁为简，便于各个火电企业应用，指导生产现场的运行调整，市场竞争方面占据巨大优势的火电机组全厂负荷经济调度技术。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术，根据一台以上的机组性能试验数据，利用数学和几何知识，将机组负荷和供电标准煤耗率的对应关系绘制成曲线，拟合出曲线的方程，根据方程，计算出全厂不同总负荷，不同机组负荷分配，全厂煤耗方程：
Y＝F1*(0.000102x2-0.109503x+357.606388)/F+F2*(0.001079x2-0.847942x+469.556564)/F---------(1)
F1+F2＝500---------(2)
将(2)式代入(1)全厂煤耗方程为：
F1*(0.000102x2-0.109503x+357.606388)/F+F2*(0.001079x2-0.847942x+469.556564)/F
其中F：全厂负荷，F1：#1机组负荷，F2：#2机组负荷
根据曲线方程和不同机组组合的运行方式，以供电标准煤耗率最低为目标，计算出不同总负荷下各台机组最佳负荷，绘制出单机负荷-负荷调度曲线图，编制出相应的负荷经济调度方案。
作为优选，所述负荷调度曲线图横轴指标为总负荷MW。
作为优选，所述负荷调度曲线图竖轴指标为单机负荷MW。
本发明的有益效果是：基于能量平衡的火电机组负荷经济调度技术研究与当前国内外同类技术相比，此方法优点以热力试验数据为基础，利用高等数学和几何知识，将数据和图形有机结合起来，绘制出机组负荷和供电标准煤耗率的对应关系成曲线，拟合出曲线的方程，绘制出单机负荷-负荷调度曲线图，化繁为简，便于各个火电企业应用，为火电机组负荷经济调度技术提供了一条适合基层企业的崭新思路，指导生产现场的运行负荷经济调整，优于以往用供电煤耗的微增率计算全厂负荷调度方法。
附图说明
图1为本发明一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术的实例负荷调度曲线图。
图2为本发明一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术的供电煤耗曲线图。
图3为本发明一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术的全厂经济负荷调度曲线图。
具体实施方式
参阅图1所示，一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术，根据一台以上的机组性能试验数据，利用数学和几何知识，将机组负荷和供电标准煤耗率的对应关系绘制成曲线，拟合出曲线的方程，根据方程，计算出全厂不同总负荷，不同机组负荷分配，全厂煤耗方程：
Y＝F1*(0.000102x2-0.109503x+357.606388)/F+F2*(0.001079x2-0.847942x+469.556564)/F---------(1)
F1+F2＝500---------(2)
将(2)式代入(1)全厂煤耗方程为：
F1*(0.000102x2-0.109503x+357.606388)/F+F2*(0.001079x2-0.847942x+469.556564)/F
其中F：全厂负荷，F1：#1机组负荷，F2：#2机组负荷
根据曲线方程和不同机组组合的运行方式，以供电标准煤耗率最低为目标，计算出不同总负荷下各台机组最佳负荷，绘制出单机负荷-负荷调度曲线图，编制出相应的负荷经济调度方案。
所述负荷调度曲线图横轴指标为总负荷MW。
所述负荷调度曲线图竖轴指标为单机负荷MW。
取代了火电机组全厂负荷经济调度利用等效微增率热力计算的复杂方法，利用性能试验数据和图形有机结合，拟合出曲线的方程，科学地简化了复杂的热力计算，化繁为简，便于各个火电企业应用，指导生产现场的运行负荷调整，市场竞争方面占据巨大优势。
典型案例1：
为了对机组进行经济调度，进行了四台机组的性能试验，取得了每台机组实际运行各工况的数据，下面是#1、2为例，机组性能试验数据：
#1机组性能试验数据：
项目 单位 230MW 260MW 290MW 320MW 350MW
发电机功率 MW 233.42 261.31 291.97 322.88 350.88
负荷率 ％ 66.17 74.08 82.77 91.53 99.47
试验热耗率 kJ/kWh 8409.02 8265.34 8202.81 8158.84 8141.01
管道效率 ％ 99 99 99 99 99
修正锅炉效率 ％ 5.83 5.26 5.35 4.98 4.58
修正厂用电率 g/kWh 313.76 308.40 306.07 304.43 303.76
修正发电煤耗率 g/kWh 323.49 316.04 313.95 311.05 309.07
#2机组性能试验数据：
项目 单位 250MW 280MW 320MW
发电机功率 MW 251.32 280.74 324.12
负荷率 ％ 71.25 79.59 91.88
试验热耗率 kJ/kWh 8561 8405.7 8228.4
管道效率 ％ 99 99 99
修正锅炉效率 ％ 92.37 92.37 92.37
修正厂用电率 g/kWh 5.67 5.12 4.68
修正发电煤耗率 g/kWh 319.44 313.64 307.03
根据#1、2机组试验数据，拟合出曲线方程：
#1机组供电煤耗率-负荷曲线：由#1、#2机组标准煤耗试验数据，绘制出#1、#2机组煤耗-负荷曲线，拟合出#1、#2机组运行标准煤耗方程如下：
#1机组运行标准煤耗y＝0.000102x2-0.109503x+357.606388
#2机组运行标准煤耗y＝0.001079x2-0.847942x+469.556564
其中#1、#2号机组负荷-供电煤耗曲线如图2所示。
根据方程，计算出全厂不同总负荷，#1、2机组负荷分配，全厂煤耗方程：
Y＝F1*(0.000102x2-0.109503x+357.606388)/F+F2*(0.001079x2-0847942x+469.556564)/F---------(1)
F1+F2＝500---------(2)
将(2)式代入(1)全厂煤耗方程为：F1*(0.000102x2-0.109503x+357.606388)/F+F2*(0.001079x2-0.847942x+469.556564)/F。
其中F：全厂负荷，F1：#1机组负荷，F2：#2机组负荷。将
根据此方程计算全厂总负荷不同时，煤耗的最低值，以总负荷500MW时为例，#1、#2机组不同负荷分配全厂煤耗，得到：
a、500MW时，#1机组275.00MW、#2机组225.00MW，全厂煤耗：325.91g/kWh。
b、500MW时，#1机组250.00MW、#2机组250.00MW，全厂煤耗：324.43g/kWh。
c、500MW时，#1机组225.00MW、#2机组275.00MW，全厂煤耗：322.40g/kWh。
不同负荷分配煤耗最低点为：#1机组225#1机组225.00MW、#2机组275.00MW。通过对比可知，不同负荷分配，对全厂机组经济性影响较大，c负荷分配比a低3.51g/kWh，c负荷分配比b低2.03g/kWh，因此按照此方法计算出全厂不同总负荷时，煤耗最低的最佳负荷分配，如下表：
总负荷 MW 750 700 650 600 550 500 450
#1机组负荷 MW 375 325 275 225 225 225 225
#2机组负荷 MW 375 375 375 375 325 275 225
根据煤耗最低的最佳负荷分配数据，绘制出全厂经济负荷调度曲线如图3所示。
通过这中方法将我厂四台机组的11种组合运行方式：#1+#2、#1+#3、#1+#4、#2+#3、#2+#4、#3+#4、#1+#2+#3、#1+#2+#4、#1+#3+#4、#2+#3+#4、#1+#2+#3+#4进行数学计算，不同组合都拟合绘制出煤耗曲线，计算出全厂不同总负荷时，各台机组的负荷分配，找出最低煤耗对应的全厂负荷---单机负荷曲线，如图为由#2、3、4机组绘制的图1所示：
典型案例2：
大唐七台河发电有限责任公司现有四台机组，一期2台GE产的350MW供热机组，二期2台国产600MW供热机组。由于机组运行方式组合较多，机组负荷经济调度复杂，运行人员没有指导方案或调整方法作为运行调整依据，随意性较大，常常出现机组负荷分配不合理，常常出现运行机组负荷分配同步调整和反向调整的现象，全厂供电标准煤耗率由于负荷分配不合理的原因偏高，浪费能源，在这种情况下，急需制定出全厂负荷经济调度方案，指导运行调整。
对全厂负荷经济调度技术进行深入研究，本着节约能源，降低全厂供电标准煤耗率，提高火电机组全厂所有运行机组的综合经济性为原则。根据全厂四台机组性能试验数据，利用数学和几何知识，将机组负荷和供电标准煤耗率的对应关系绘制成曲线，拟合出曲线的方程，根据曲线方程和不同机组组合的运行方式，以全厂供电标准煤耗率最低为目标，计算出不同总负荷下各台机组最佳负荷，绘制出单机负荷-全厂负荷调度曲线图，编制出大唐七台河发电有限责任公司《全厂负荷经济调度方案》，对机组的经济调度起到指导的作用。
解决了火电企业运行人员没有指导方案或调整方法作为调整依据，负荷调度随意性较大，常常出现机组负荷分配不合理现象，造成全厂供电标准煤耗率由于负荷分配原因偏高，浪费了大量能源。经过2011年、2012年两年实践，按照制定的《全厂负荷经济调度方案》进行负荷调整比平时同步调整至少可降低全厂供电标准煤耗率0.90克/千瓦时，取得了良好的经济效益和社会效益。
典型案例3：
经过在大唐七台河发电有限责任公司两年实行本发明一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术，取得了良好的经济效益和社会效益。2011年计算供电煤耗的供电量721013.24万千瓦时，执行基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度方案使全厂标准供电煤耗率下降0.90克/千瓦时，节约标煤6489吨，标煤单价按照600元/吨计算，节约燃料成本389.35万元，减少粉尘排放，4413吨，减少二氧化碳排放16174吨，减少二氧化硫排放487吨，减少氮氧化物排放243吨。2012年计算供电煤耗的供电量742354.6万千瓦时，执行基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度方案使全厂标准供电煤耗率下降0.90克/千瓦时，节约标煤6681吨，标煤单价按照600元/吨计算，节约燃料成本400.87万元，减少粉尘排放4543吨，减少二氧化碳排放16652吨，减少二氧化硫排放501吨，减少氮氧化物排放251吨。
本发明的有益效果是：基于能量平衡的火电机组负荷经济调度技术研究与当前国内外同类技术相比，此方法优点以热力试验数据为基础，利用高等数学和几何知识，将数据和图形有机结合起来，绘制出机组负荷和供电标准煤耗率的对应关系成曲线，拟合出曲线的方程，绘制出单机负荷-负荷调度曲线图，化繁为简，便于各个火电企业应用，为火电机组负荷经济调度技术提供了一条适合基层企业的崭新思路，指导生产现场的运行负荷经济调整，优于以往用供电煤耗的微增率计算全厂负荷调度方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术，其特征在于：根据一台以上的机组性能试验数据，利用数学和几何知识，将机组负荷和供电标准煤耗率的对应关系绘制成曲线，拟合出曲线的方程，根据方程，计算出全厂不同总负荷，不同机组负荷分配，全厂煤耗方程：
Y＝F1*(0.000102x2-0.109503x+357.606388)/F+F2*(0.001079x2-0.847942x+469.556564)/F---------(1)
F1+F2＝500---------(2)
将(2)式代入(1)全厂煤耗方程为：
F1*(0.000102x2-0.109503x+357.606388)/F+F2*(0.001079x2-0.847942x+469.556564)/F
其中F：全厂负荷，F1：#1机组负荷，F2：#2机组负荷
根据曲线方程和不同机组组合的运行方式，以供电标准煤耗率最低为目标，计算出不同总负荷下各台机组最佳负荷，绘制出单机负荷一负荷调度曲线图，编制出相应的负荷经济调度方案。
2.根据权利要求1所述的基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术，其特征在于：所述负荷调度曲线图横轴指标为总负荷MW。
3.根据权利要求1所述的基于能量平衡的火电机组全厂负荷经济调度技术，其特征在于：所述负荷调度曲线图竖轴指标为单机负荷MW。
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