CN104318396B - 煤耗调度方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种煤耗调度方法和系统，所述煤耗调度方法包括：分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据；根据所述煤耗实测数据进行煤耗曲线拟合，得到升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线；计算使所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，根据所述火电机组出力确定调度方案；根据所述调度方案对火电机组进行调度。上述煤耗调度方法和系统，通过分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据构造拟合函数曲线和煤耗模型，并针对各状态确定调度方案，根据调度方案对火电机组进行出力调度，使火电机组的煤耗调度根据不同的功耗类型确定，更有针对性，实现了能源的节约，降低了环境污染。

Description

煤耗调度方法和系统
技术领域
本发明涉及电力调度技术领域，特别是涉及一种煤耗调度方法和系统。
背景技术
能源与环境问题日益严重，而发电行业耗能污染严重，在宏观层面上，我国提出了节能发电调度的方案，而在具体技术细节上，充分利用机组特性的情况下的合理调度将有助于节能减排，提高发电综合效益。
南方某省安装煤耗在线监测系统并通过验收的电厂越来越多，煤耗在线监测系统获得的大量数据非常有利于获取更多的机组煤耗特性；现有技术中，煤耗曲线大多采用一条二次拟合曲线，认为机组在升负荷，降负荷和稳态运行下具有相同的煤耗特性，而对煤耗系统数据的分析发现在这三种状态下的煤耗特性存在差异，即在不同负荷状态下，运行点煤耗在煤耗曲线上的运动轨迹分别在不同的二次曲线上，因此采用一条二次曲线多煤耗进行监测分析不能准确反应煤耗的实时状况，难以实现火电机组出力的优化调度。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中煤耗调度只根据一条二次拟合曲线，调度方案不够优化的问题，提供一种煤耗调度方法和系统。
一种煤耗调度方法，包括：
分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据；
根据所述煤耗实测数据进行煤耗曲线拟合，得到升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线；
计算使所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，根据所述火电机组出力确定调度方案；
根据所述调度方案对火电机组进行调度。
一种煤耗调度系统，包括：
获取模块，用于分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据；
拟合模块，用于根据所述煤耗实测数据进行煤耗曲线拟合成升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线；
确定模块，用于计算使所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，根据所述火电机组出力确定调度方案；
调度模块，用于根据所述调度方案对火电机组进行调度。
上述煤耗调度方法和系统，通过分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据构造对应的拟合函数曲线和煤耗模型，并针对各个状态确定不同的调度方案，根据上述调度方案对火电机组进行出力调度，使火电机组的煤耗调度根据不同的功耗类型确定，更有针对性，实现了能源的节约，降低了环境污染。
附图说明
图1为一个实施例的煤耗调度方法流程图；
图2为一个实施例的煤耗实测数据获取方法流程图；
图3所示为一个实施例大误差数据筛选方法流程图；
图4为一个实施例的火电机组的升负荷、降负荷、稳态曲线示意图；
图5为一个实施例的调度方案确定方法流程图；
图6为一个实施例的1号火电机组的升负荷、降负荷、稳态曲线示意图；
图7为一个实施例的2号火电机组的升负荷、降负荷、稳态曲线示意图；
图8为一个实施例的1号火电机组的整体曲线以及稳态曲线示意图；
图9为一个实施例的2号火电机组的整体曲线以及稳态曲线示意图；
图10为一个实施例的24小时内1号火电机组和2号火电机组分别在变负荷、整体状态下的负荷分配示意图；
图11为一个实施例的变负荷、整体状态下的调度的总煤耗情况分析曲线示意图；
图12为一个实施例的煤耗调度系统结构示意图；
图13为一个实施例的获取模块结构示意图；
图14为一个实施例的大误差数据筛选模块结构示意图；
图15为一个实施例的确定模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的煤耗调度方法和系统的具体实施方式作详细描述。
参考图1，图1所示为一个实施例的煤耗调度方法流程图，包括如下步骤：
S10，分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据；
上述步骤S10中，煤耗实测数据可以包括火电机组的耗煤量，火电机组的理论负荷和实际负荷等物理量。
S30，根据所述煤耗实测数据进行煤耗曲线拟合成升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线；
S50，计算使所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，根据所述火电机组出力确定调度方案；
上述步骤S50中，可以求解使上述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，其中，预设条件可以为使火电机组煤耗少等节能条件；火电机组的煤耗一般与其出力一致，因此煤耗调度方案可以根据出力确定。
S90，根据所述调度方案对火电机组进行调度。
上述煤耗调度方法和系统，通过分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据构造对应的拟合函数曲线和煤耗模型，并针对各个状态确定不同的调度方案，根据上述调度方案对火电机组进行出力调度，使火电机组的煤耗调度根据不同的功耗类型确定，更有针对性，实现了能源的节约，降低了环境污染。
参考图2，图2所示为一个实施例的煤耗实测数据获取方法流程图，可以包括如下步骤：
S11，分别在升负荷状态、降负荷状态和稳态下，每隔预设时间间隔获取一次煤耗数据；
S12，计算在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的预设时间段内所述煤耗数据的平均值；
S13，根据所述平均值计算煤耗实测数据。
上述实施例中，预设时间间隔可以为1分钟；预设时间段内可以为5分钟；每隔1分钟获取一次煤耗数据，并以时间段长为5分钟的煤耗数据的平均值，可以使所获取的煤耗实测数据更加规范、准确，更能反应当时火电机组的煤耗情况。
参考图3，图3所示为一个实施例大误差数据筛选方法流程图，如图示，上述步骤S10后还可以包括：
S21，检测所述煤耗实测数据随时间的变化趋势；
上述步骤S21中，煤耗变化趋势可以将煤耗实测数据中的各数据点定位到时间-煤耗量坐标图上进行观察并并分析；也可以通过计算煤耗实测数据中的各数据点的变化量进行分析。
S22，选择偏离相邻煤耗实测数据超过预设值的煤耗实测数据，得到煤耗实测数据中的大误差数据；
上述步骤S22中，预设值根据火电机组的具体工作环境以及所处工作状态确定。
S23，筛选出所述大误差数据。
上述实施例将煤耗实测数据中的误差比较大的进行筛选并排除，使后续根据煤耗实测数据拟合出的曲线能更准确的反应火电机台的出力情况。
在一个实施例中，上述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线的函数表达式可以分别为：
Fi(Pi(tk))＝ai+biPi(tk)+ciPi 2(tk)，
其中，asi、bsi和csi为升负荷状态下第i机组的煤耗系数，aji、bji和cji为降负荷状态下第i火电机组的煤耗系数，ai、bi和ci为稳态下第i火电机组的煤耗系数；Psi(tk)、Pji(tk)、Pi(tk)分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的出力；Fsi(Psi(tk))、Fji(Pji(tk))、Fi(Pi(tk))分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的煤耗。
作为一个实施例，上述拟合后的升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线形状可以如图4所示，图4中，横坐标表示负荷值，单位为兆瓦(MW)，纵坐标表示1号火电机组的煤耗率，单位为克每千瓦时(g/kWh)。
参考图5，图5所示为一个实施例的调度方案确定方法流程图，如图示，上述确定调度方案的方法可以包括如下步骤：
S51，分别根据升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线构造优化函数；
S52，分别计算在升负荷状态、降负荷状态和稳态下使优化函数取得最小值的火电机组的出力；
S53，根据所述出力分别确定所述升负荷状态、降负荷状态和稳态下的火电机组所需要的煤耗量；
S54，根据所述煤耗量确定调度方案。
上述实施例提供的调度方案确定方法能分别找出升负荷状态、降负荷状态和稳态下使火电机组煤耗最少的方案，有效节省了火电机组正常工作所用的能源。
在一个实施例中，上述升负荷状态、降负荷状态和稳态下的优化函数分别为：
其中，Psi(tk)、Pji(tk)、Pi(tk)分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的出力；Fsi(Psi(tk))、Fji(Pji(tk))、Fi(Pi(tk))分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的煤耗；N为火电机组的总数，S为预设时间段数，Δtk为预设时间间隔，Δtk＝tk+1-tk。
本实施例中，第i机组在升负荷状态、降负荷状态以及稳态下的出力-煤耗曲线模型分别为：
Fi(Pi(tk))＝ai+biPi(tk)+ciPi 2(tk)，
其中，asi、bsi和csi为升负荷状态下第i火电机组的煤耗系数，aji、bji和cji为降负荷状态下第i火电机组的煤耗系数，ai、bi和ci为稳态下第i火电机组的煤耗系数；Psi(tk)、Pji(tk)、Pi(tk)分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i机组的出力；Fsi(Psi(tk))、Fji(Pji(tk))、Fi(Pi(tk))分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的煤耗。
其中，升负荷状态下有：Psi(tk+1)-Psi(tk)≥P0，降负荷状态下有：Pji(tk+1)-Pji(tk)≤-P1；P0，P1为相应的火电机组升负荷状态和降负荷状态的约束量。
可以求使上述优化函数取得最小值并且满足下述使火电机组安全运行的约束条件下的火电机组出力。
其中，火电机组稳态下出力上限与下限约束条件：
Pi min≤Pi(tk)≤Pi max；
火电机组升负荷和降负荷约束条件：
Pu i(tk)-Pi 0(tk)≤URi
Pi 0(tk)-Pd i(tk)≤DRi
其中，Pi max、Pi min分别为第i机组的稳态下出力上限与下限；Pi u(tk)、Pi d(tk)分别为下一时刻火电机组升负荷、降负荷的出力计算值，Pi 0(tk)为上一时刻火电机组出力值，URi、DRi分别为第i机组的升负荷上限与降负荷下限。
求解满足上述约束条件并使上述优化函数取得最小值的火电机组的出力。
在一个实施例中，图6、7所示为分别对1号火电机组和2号火电机组在升负荷状态、降负荷状态、稳态进行煤耗实测数据，并根据上述煤耗实测数据进行拟合的曲线示意图。图8、9分别为1号火电机组和2号火电机组在不区分各状态拟合的整体曲线以及稳态曲线示意图。在图6-9中坐标表示负荷值，单位为兆瓦(MW)，纵坐标表示对应的火电机组的煤耗，单位为吨每小时(t/h)，#1表示1号火电机组，#2表示2号火电机组。
图6和图7可以说明，升负荷曲线，即升负荷下煤耗曲线；降负荷曲线，即降负荷下煤耗曲线；以及稳态曲线，即稳态负荷下煤耗曲线，三者有比较明显的差异，同一负荷水平下，升负荷状态下煤耗低于稳态情况下煤耗，降负荷状态下煤耗高于稳态情况下煤耗。
图8和图9可以说明整体曲线，即整体拟合下煤耗曲线以及稳态曲线，即稳态负荷下煤耗曲线的差异较小，也就是说，整体曲线可以反应稳态下的煤耗情况，而不能较为准确反应升负荷状态和降负荷状态下的煤耗情况。
根据图6-9中的拟合曲线，利用mat lab将各拟合曲线计算成对应的函数方程如下，1号火电机组的整体曲线、升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线对应的函数方程分别为：
2号火电机组的整体曲线、升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线对应的函数方程分别为：
其中，P表示火电机组的出力；f(P)表示对应火电机组在各状态下的煤耗。
根据上述函数方程，分别在变负荷和整体数据分析情况下对1号、2号火电机组进行24小时煤耗调度，并对其调度进行记录并分析，得到如表1-3所示结果，其中，变负荷调度是指考虑火电机组的升负荷、变负荷以及稳态的煤耗调度；表1所示为24小时整体分析调度表；表2为24小时变负荷分析调度表，24小时整体、变负荷调度对比分析表；表中，1号机对应行的数据表示1号火电机组的在相应的分析状态下不同时间的出力值，2号机对应行的数据表示2号火电机组的在相应的分析状态下不同时间的出力值。
本实例中，24小时内1号火电机组和2号火电机组分别在变负荷、整体状态下的负荷分配情况如图10所示，图10中，横坐标表示时间，纵坐标表示负荷，单位为兆瓦(MW)。24小时内1号火电机组和2号火电机组分别在变负荷、整体状态下的调度的总煤耗情况分析曲线如图11所示，图11中，横坐标表示时间，纵坐标对应两个量值，一个为负荷，单位为兆瓦(MW)，另一个为差值比，即变负荷状态各时刻的总煤耗与整体状态各时刻的总煤耗的差值与整体状态各时刻的总煤耗之间的比值，该比值反应变负荷状态相对比整体状态的总煤耗的节能效果。
表124小时整体分析调度表
表224小时变负荷分析调度表
表3 24小时整体、变负荷调度对比分析表
分析方式 一日总煤耗(t) 与第1项差值(t)
整体 3557.092 ‐‐
变负荷 3550.013 ‐7.709
表3中，一日总煤耗指24小时内，1号火电机组和2号火电机组所消耗的煤量的平均值，单位为吨(t)。表3说明，根据变负荷数据对火电机组的煤耗进行调度比根据整体数据调度24小时内每台火电机组大约可以节省7.709吨煤，相当于节约电煤0.199％。因此对火电机组进行变负荷数据分析更能体现了其工作特性，能使调度方案进一步得到优化。
参考图12，图12所示为一个实施例的煤耗调度系统结构示意图，包括：
获取模块10，用于分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据；
拟合模块30，用于根据所述煤耗实测数据进行煤耗曲线拟合，得到升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线；
确定模块50，用于计算使所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，根据所述火电机组出力确定调度方案；
调度模块90，用于根据所述调度方案对火电机组进行调度。
参考图13，图13所示为一个实施例的获取模块结构示意图，可以包括：
间隔获取模块11，用于分别在升负荷状态、降负荷状态和稳态下，每隔预设时间间隔获取一次煤耗数据；
第一计算模块12，用于计算在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的预设时间段内所述煤耗数据的平均值；
第二计算模块13，用于根据所述平均值计算煤耗实测数据。
参考图14，图14所示为一个实施例的大误差数据筛选模块结构示意图，如图所示，上述获取模块后还可以包括：
检测模块，用于检测所述煤耗实测数据随时间的变化趋势；
选择模块，用于选择偏离相邻煤耗实测数据超过预设值的煤耗实测数据，得到煤耗实测数据中的大误差数据；
筛选模块，用于筛选出所述大误差数据。
参考图15，图15所示为一个实施例的确定模块结构示意图，可以包括：
构造模块51，用于分别根据升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线构造优化函数；
第三计算模块52，用于分别计算在升负荷状态、降负荷状态和稳态下使优化函数取得最小值的火电机组的出力；
煤耗量确定模块53，用于根据所述出力分别确定所述升负荷状态、降负荷状态和稳态下的火电机组所需要的煤耗量；
方案确定模块54，用于根据所述煤耗量确定调度方案。
本发明的煤耗调度系统与本发明的煤耗调度方法一一对应，在上述煤耗调度方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于煤耗调度系统的实施例中，特此声明。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种煤耗调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据；
根据所述煤耗实测数据进行煤耗曲线拟合，得到升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线；所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线的函数表达式分别为：
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Fi(Pi(tk))＝ai+biPi(tk)+ciPi 2(tk)，
其中，asi、bsi和csi为升负荷状态下第i机组的煤耗系数，aji、bji和cji为降负荷状态下第i火电机组的煤耗系数，ai、bi和ci为稳态下第i火电机组的煤耗系数；Psi(tk)、Pji(tk)、Pi(tk)分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的出力；Fsi(Psi(tk))、Fji(Pji(tk))、Fi(Pi(tk))分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的煤耗；
计算使所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，根据所述火电机组出力确定调度方案；所述根据计算使所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，根据所述出力确定调度方案的步骤包括如下步骤：
分别根据升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线构造优化函数；所述升负荷状态、降负荷状态和稳态下的优化函数分别为：
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其中，Psi(tk)、Pji(tk)、Pi(tk)分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的出力；Fsi(Psi(tk))、Fji(Pji(tk))、Fi(Pi(tk))分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的煤耗；N为火电机组的总数，S为预设时间段数，Δtk为预设时间间隔；
分别计算在升负荷状态、降负荷状态和稳态下使优化函数取得最小值的火电机组的出力；
根据所述出力分别确定所述升负荷状态、降负荷状态和稳态下的火电机组所需要的煤耗量；
根据所述煤耗量确定调度方案；
根据所述调度方案对火电机组进行调度。
2.根据权利要求1所述的煤耗调度方法，其特征在于，所述分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据的步骤包括如下步骤：
分别在升负荷状态、降负荷状态和稳态下，每隔预设时间间隔获取一次煤耗数据；
计算在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的预设时间段内所述煤耗数据的平均值；
根据所述平均值计算煤耗实测数据。
3.根据权利要求1所述的煤耗调度方法，其特征在于，所述分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据的步骤后还包括：
检测所述煤耗实测数据随时间的变化趋势；
选择偏离相邻煤耗实测数据超过预设值的煤耗实测数据，得到煤耗实测数据中的大误差数据；
筛选出所述大误差数据。
4.一种煤耗调度系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于分别获取火电机组在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的煤耗实测数据；
拟合模块，用于根据所述煤耗实测数据进行煤耗曲线拟合，得到升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线；所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线的函数表达式分别为：
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Fi(Pi(tk))＝ai+biPi(tk)+ciPi 2(tk)，
其中，asi、bsi和csi为升负荷状态下第i机组的煤耗系数，aji、bji和cji为降负荷状态下第i火电机组的煤耗系数，ai、bi和ci为稳态下第i火电机组的煤耗系数；Psi(tk)、Pji(tk)、Pi(tk)分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的出力；Fsi(Psi(tk))、Fji(Pji(tk))、Fi(Pi(tk))分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的煤耗；
确定模块，用于计算使所述升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线满足预设条件的火电机组出力，根据所述火电机组出力确定调度方案；所述确定模块包括：
构造模块，用于分别根据升负荷曲线、降负荷曲线以及稳态曲线构造优化函数；所述升负荷状态、降负荷状态和稳态下的优化函数分别为：
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其中，Psi(tk)、Pji(tk)、Pi(tk)分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的出力；Fsi(Psi(tk))、Fji(Pji(tk))、Fi(Pi(tk))分别表示tk时刻升负荷状态、降负荷状态以及稳态下第i火电机组的煤耗；N为火电机组的总数，S为预设时间段数，Δtk为预设时间间隔；
第三计算模块，用于分别计算在升负荷状态、降负荷状态和稳态下使优化函数取得最小值的火电机组的出力；
煤耗量确定模块，用于根据所述出力分别确定所述升负荷状态、降负荷状态和稳态下的火电机组所需要的煤耗量；
方案确定模块，用于根据所述煤耗量确定调度方案；
调度模块，用于根据所述调度方案对火电机组进行调度。
5.根据权利要求4所述的煤耗调度系统，其特征在于，所述获取模块包括：
间隔获取模块，用于分别在升负荷状态、降负荷状态和稳态下，每隔预设时间间隔获取一次煤耗数据；
第一计算模块，计算在升负荷状态、降负荷状态和稳态下的预设时间段内所述煤耗数据的平均值；
第二计算模块，用于根据所述平均值计算煤耗实测数据。
6.根据权利要求4所述的煤耗调度系统，其特征在于，所述获取模块后还包括：
检测模块，用于检测所述煤耗实测数据随时间的变化趋势；
选择模块，用于选择偏离相邻煤耗实测数据超过预设值的煤耗实测数据，得到煤耗实测数据中的大误差数据；
筛选模块，用于筛选出所述大误差数据。
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