CN109919516B

CN109919516B - 一种基于煤质变化机组调峰判断方法

Info

Publication number: CN109919516B
Application number: CN201910241814.7A
Authority: CN
Inventors: 张绪辉; 王家新; 崔福兴; 赵中华; 刘景龙; 杨兴森; 胡志宏
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: CN109919516A

Abstract

本发明公开了一种基于煤质变化机组调峰判断方法，包括以下步骤：获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数；对所述重要参数分别进行归一化处理；根据归一化后重要参数取值协同确定机组是否调峰。本发明分析燃煤机组煤质与火电机组运行参数之间的关系，提供了一种基于煤质变化机组调峰判断方法，对调峰机组在煤质波动条件下的抗干扰能力给出客观、全面的评价方法，对调峰机组在煤质变化下的稳定运行具有指导作用。

Description

一种基于煤质变化机组调峰判断方法

技术领域

本发明涉及火电机组调峰领域，尤其是通过对参与调峰的火电机组在煤质变化条件下变负荷、定负荷运行参数进行分析，达到对调峰机组应对煤质变化稳定运行能力的精确评价的判断方法。

背景技术

近年来我国新能源发电发展迅速，但由于新能源的波动性等原因使得其消纳成了一个能源电力领域亟待解决的新问题。火电机组在我国长期以来一直支撑这电力事业，即使目前火电产业即将进入衰退，但火电机组在未来相当长时间内仍然是不可或缺的电力来源,在电力辅助服务补偿机制推行的新形势下，承担电网调峰任务为新能源消纳提供保障，将是火电机组发挥的重要价值。

调峰运行对火电机组的灵活性运行、安全稳定运行要求更高，然而我国火电机组燃烧煤质经常偏离设计煤种，设计煤种在设计时应当是保证锅炉运行最佳状态的煤种，实际使用煤种与设计煤种出现偏差，预期的运行参数以及性能指标也会有所偏离，而且我国燃煤电厂煤质多变，火电调峰运行诱发的供电煤耗升高将会致使燃煤机组选用且变更更加经济适合的煤种，给长期稳定的调峰带来一定的困难。

关于煤质变化与机组运行的研究较多：

论文：樊增权等(2018)基于大数据分析的动力煤煤质特性对炉内换热量影响规律的研究；黄卫剑(2012)在其论文中指出入炉煤特性的大幅波动会通过烟气温度的变化引起汽水系统工质温度波动剧烈，同一负荷下的水煤比变化范围扩大，而难以适应机组新的运行特性。梁俊宁等(2015)通过示范锅炉开展试验研究，结果表明煤质中灰分、含硫量与颗粒物、二氧化硫排放量的关系。

专利：一种基于煤质波动状态识别的机组可调出力在线分析方法(201610753565.6)提供了根据磨煤机实时运行监测数据得到磨煤机裕量，进而预测机组可调出力的方法。一种火电机组最大出力测量方法(201410035627.0)结合入炉煤质、汽轮机效率曲线得出最大出力的电厂科学解释燃用劣质煤时，机组出力受限的根本原因，并且方便电厂根据电网负荷调度，提前调整入炉煤质，保证机组带负荷能力。

但已有的研究主要有的注重于煤质变化对特定工况下锅炉燃烧及运行的研究，有的注重于煤质变化对机组最大出力的影响，但对于调峰机组在煤质波动条件下的抗干扰能力没有客观、全面的评价方法，对调峰机组在煤质变化下的稳定运行缺乏指导作用。

发明内容

本发明的目的是通过分析燃煤机组煤质与火电机组运行参数之间的关系，提供了一种基于煤质变化机组调峰判断方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种基于煤质变化机组调峰判断方法，包括以下步骤：

获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数；

对所述重要参数分别进行归一化处理；

根据归一化后的重要参数取值协同确定机组是否调峰。

进一步地，所述获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数步骤之前，还包括：

对包括干燥无灰基挥发分V_daf，收到基全硫S_ar，收到基灰分A_ar在内的煤质参数进行处理：用燃用煤质与设计煤质参数比较得出相对偏差，作为参数，即：

x_Vdaf＝V_daf ^ry-V_daf ^sj

x_Sar＝S_ar ^ry-S_ar ^sj

x_Aar＝A_ar ^ry-A_ar ^sj

公式中，上标ry表示当前燃用煤种，sj表示设计煤种；

表示燃用煤种与设计煤种的干燥无灰基挥发分偏差；

表示燃用煤种与设计煤种的收到基全硫偏差；

表示燃用煤种与设计煤种的收到基灰分偏差。

进一步地，所述获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数，具体包括：

对于中间储仓式制粉系统，使用新煤质8-12h开始试验，对于直吹式制粉系统，使用新煤质4-6h后开始试验；

获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中包括但不限于火检信号、炉膛负压、SCR入口烟温、主蒸汽温度、磨煤机出力、二氧化硫排放量、颗粒物排放量参数。

机组在100％负荷或者机组所能达到的最高负荷下稳定运行1h后开始试验，试验1h后，开始按照3％-5％的速率降负荷，降负荷过程中保证机组运行安全稳定，降负荷至80％后稳定1h后开始试验，试验时间1h；

按照以上的步骤分别进行50％、30％、10％负荷下的试验，并对运行中重要参数的数值按照间隔30s进行取数；

当机组在10％负荷下稳定运行1h满足试验要求后开始试验，试验1h后按照3％-5％的速率进行升负荷，升负荷过程中保证机组运行安全稳定，升负荷至30％后，稳定运行1h后开始试验，试验时间1h；

按照以上的步骤分别继续进行50％、80％、100％或机组所能达到的最高负荷下的试验，并间隔30s进行取数，则每个负荷下的取数有120个。

进一步地，所述对所述重要参数分别进行归一化处理，具体包括：

获取机组在试验过程中包括火检信号、炉膛负压、SCR入口烟温、主蒸汽温度、磨煤机出力、二氧化硫排放量、颗粒物排放量的参数取值，对参数数据进行归一化处理。

进一步地，获取机组在试验过程中的火检信号参数取值，对火检信号参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下火检信号最小值作为技术指标，即：y_hj＝100-min{y_hj(100％),y_hj(80％),y_hj(50％),y_hj(30％),y_hj(10％)}；

当y_hj>10，表明在试验负荷下存在燃烧不稳定情况，该煤种不适用于机组调峰；当y_hj≤10，表明火检信号在各试验负荷下仍满足要求，进行归一化处理，有：γ_hj＝y_hj/10。

进一步地，获取机组在试验过程中的炉膛负压参数取值，对炉膛负压参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下炉膛负压参数取值，共300个数，取最小值和最大值作为技术指标，即：

y_fy,min＝min{y_fy(100％),y_fy(80％),y_fy(50％),y_fy(30％),y_fy(10％)}

y_fy,max＝max{y_fy(100％),y_fy(80％),y_fy(50％),y_fy(30％),y_fy(10％)}；

记每一台机组锅炉炉膛负压的设计值区间为[Min,Max],将炉膛负压参数与设计值区间点进行比较，若有y_fy,mi_n-Min<0或y_fy,max-Max>0,则该煤种不适合在大范围调峰工况下运行；若Min≤y_fy,mi_n≤y_fy,max≤Max，则对数据进行归一化处理，得到：γ_fy＝(y_fy,max-y_fy,min)/(Max-Min)。

进一步地，获取机组在试验过程中的SCR入口烟温参数取值，对SCR入口烟温参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下SCR入口烟温最小值作为技术指标，y_SCR＝y_SCR,sj-min{y_SCR(100％),y_SCR(80％),y_SCR(50％),y_SCR(30％),y_SCR(10％)}；

进行归一化处理：

γ_SCR＝y_SCR/(y_SCR,sj-y_SCR,tc)

其中，下标SCR,sj表示设计温度，SCR,tc表示SCR退出温度。

进一步地，获取机组在试验过程中的主蒸汽温度参数取值，对主蒸汽温度参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下主蒸汽温度最小值，与主蒸汽设计温度进行比较，即，

y_ST＝y_ST,sj-min{y_ST(100％),y_ST(80％),y_ST(50％),y_ST(30％),y_ST(10％)}；

当主蒸汽温度与主蒸汽设计温度偏离30℃以上时，该煤种不适用于机组调峰；否则，进行归一化处理：γ_ST＝y_ST/30。

进一步地，所述获取机组在试验过程中的磨煤机出力参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取每台磨煤机在100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下最大出力，与磨煤机的设计出力进行比较，即：

y_MMJ＝max{y_MMJ(100％),y_MMJ(80％),y_MMJ(50％),y_MMJ(30％),y_MMJ(10％)}-y_MMJ,sj，

对磨煤机出力进行归一化处理：

γ_MMJ＝y_MMJ/(y_MMJ,jh-y_MMJ,sj)，下标MMJ,sj表示设计煤种，下标MMJ,jh表示校核煤种。

进一步地，所述获取机组在试验过程中的二氧化硫排放量参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取机组在在100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下的二氧化硫生成量最大值，并进行归一化处理：

下标SO₂,yx表示二氧化硫允许的排放值。

进一步地，所述获取机组在试验过程中的颗粒物排放量参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取机组在在100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下的颗粒物生成量最大值，并进行归一化处理，

γ_DUST＝max{y_DUST(100％),y_DUST(80％),y_DUST(50％),y_DUST(30％),y_DUST(10％)}/y_DUST,yx

下标DUST,yx表示允许的排放值。

进一步地，所述根据归一化后的重要参数取值协同确定机组是否调峰，具体包括：计算协同参考数值β，并根据协同参考数值β计算结果按照如下表格确定调峰等级：

β	评级
		0-0.2	A
0.2-0.4	B
		0.4-0.7	C
0.7-1	D

评级A表示机组对煤质变化具有非常强的抗干扰能力，适合在煤质较大变化时参与电网调峰；

评级B表示机组对煤质变化具有较强的抗干扰能力，适合在煤质较大变化时参与电网调峰；

评级C表示机组对煤质变化的抗干扰能力较弱，适合在一定煤质波动范围内参与电网调峰；

评级D表示机组在煤质变化过程中运行时参数已临近不安全范围，存在一定的风险，不适合在大范围调峰下运行。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明分析燃煤机组煤质与火电机组运行参数之间的关系，提供了一种基于煤质变化机组调峰判断方法，对调峰机组在煤质波动条件下的抗干扰能力给出客观、全面的评价方法，对调峰机组在煤质变化下的稳定运行具有指导作用。

附图说明

图1是本发明实施例一方法流程图；

图2是本发明实施例二方法流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例一

如图1所示，一种基于煤质变化机组调峰判断方法，包括以下步骤：

S1、获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数；

S2、对所述重要参数分别进行归一化处理；

S3、根据归一化后的重要参数取值协同确定机组是否调峰。

实施例二

如图2所示，一种基于煤质变化机组调峰判断方法，包括以下步骤：

S1、对包括干燥无灰基挥发分V_daf，收到基全硫S_ar，收到基灰分A_ar在内的煤质参数进行处理；

S2、获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数；

S3、对所述重要参数分别进行归一化处理；

S4、根据归一化后的重要参数取值协同确定机组是否调峰。

步骤S1的对包括干燥无灰基挥发分V_daf，收到基全硫S_ar，收到基灰分A_ar在内的煤质参数进行处理包括：

用燃用煤质与设计煤质参数比较得出相对偏差，作为参数，即：

x_Vdaf＝V_daf ^ry-V_daf ^sj

x_Sar＝S_ar ^ry-S_ar ^sj

x_Aar＝A_ar ^ry-A_ar ^sj

公式中，上标ry表示当前燃用煤种，sj表示设计煤种；

表示燃用煤种与设计煤种的干燥无灰基挥发分偏差；

表示燃用煤种与设计煤种的收到基全硫偏差；

表示燃用煤种与设计煤种的收到基灰分偏差。

步骤S2中，获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数，具体包括：

S21、对于中间储仓式制粉系统，使用新煤质8-12h开始试验，对于直吹式制粉系统，使用新煤质4-6h后开始试验；

S22、获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中包括但不限于火检信号、炉膛负压、SCR入口烟温、主蒸汽温度、磨煤机出力、二氧化硫排放量、颗粒物排放量参数。

步骤S22中，获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中包括但不限于火检信号、炉膛负压、SCR入口烟温、主蒸汽温度、磨煤机出力、二氧化硫排放量、颗粒物排放量参数，具体包括：

S221、机组在100％负荷或者机组所能达到的最高负荷下稳定运行1h后开始试验，试验1h后，开始按照3％-5％的速率降负荷，降负荷过程中保证机组运行安全稳定，降负荷至80％后稳定1h后开始试验，试验时间1h；

S222、按照以上的步骤分别进行50％、30％、10％负荷下的试验，并对运行中重要参数的数值按照间隔30s进行取数；

S223、当机组在10％负荷下稳定运行1h满足试验要求后开始试验，试验1h后按照3％-5％的速率进行升负荷，升负荷过程中保证机组运行安全稳定，升负荷至30％后，稳定运行1h后开始试验，试验时间1h；

S224、按照以上的步骤分别继续进行50％、80％、100％或机组所能达到的最高负荷下的试验，并间隔30s进行取数，则每个负荷下的取数有120个。

步骤S3中，对所述重要参数分别进行归一化处理，具体包括：

获取机组在试验过程中的火检信号参数取值，对火检信号参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取机组在试验过程中的炉膛负压参数取值，对炉膛负压参数数据进行归一化处理，具体包括：

y_fy,min＝min{y_fy(100％),y_fy(80％),y_fy(50％),y_fy(30％),y_fy(10％)}

y_fy,max＝max{y_fy(100％),y_fy(80％),y_fy(50％),y_fy(30％),y_fy(10％)}；

获取机组在试验过程中的SCR入口烟温参数取值，对SCR入口烟温参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下SCR入口烟温最小值作为技术指标，

y_SCR＝y_SCR,sj-min{y_SCR(100％),y_SCR(80％),y_SCR(50％),y_SCR(30％),y_SCR(10％)}；

进行归一化处理：

γ_SCR＝y_SCR/(y_SCR,sj-y_SCR,tc)

其中，下标SCR,sj表示设计温度，SCR,tc表示SCR退出温度。

获取机组在试验过程中的主蒸汽温度参数取值，对主蒸汽温度参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取机组在试验过程中的磨煤机出力参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

对磨煤机出力进行归一化处理：

获取机组在试验过程中的二氧化硫排放量参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

下标SO₂,yx表示二氧化硫允许的排放值。

获取机组在试验过程中的颗粒物排放量参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

下标DUST,yx表示允许的排放值。

步骤S4中，根据归一化后的重要参数取值协同确定机组是否调峰，具体包括：计算协同参考数值β，并根据协同参考数值β计算结果按照如下表格确定调峰等级：

β	评级
		0-0.2	A
0.2-0.4	B
		0.4-0.7	C
0.7-1	D

评级C表示机组对煤质变化的抗干扰能力较弱，适合在一定煤质波动范围内参与电网调峰；但应密切关注机组运行参数，提供一定的保护措施；

评级D表示机组在煤质变化过程中运行时参数已临近不安全范围，存在一定的风险，不适合在大范围调峰下运行。应对机组的调峰范围进行进一步的考核和论证。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，包括以下步骤：

获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数，

对所述重要参数分别进行归一化处理，

根据归一化后的重要参数取值协同确定机组是否调峰；

所述获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数步骤之前，还包括：

x_Vdaf＝V_daf ^ry-V_daf ^sj

x_Sar＝S_ar ^ry-S_ar ^sj

x_Aar＝A_ar ^ry-A_ar ^sj

公式中，上标ry表示当前燃用煤种，sj表示设计煤种；

表示燃用煤种与设计煤种的干燥无灰基挥发分偏差；

表示燃用煤种与设计煤种的收到基全硫偏差；

表示燃用煤种与设计煤种的收到基灰分偏差；

所述获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数，具体包括：

对于中间储仓式制粉系统，使用新煤质8-12h开始试验，对于直吹式制粉系统，使用新煤质4-6h后开始试验，

获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中包括但不限于火检信号、炉膛负压、SCR入口烟温、主蒸汽温度、磨煤机出力、二氧化硫排放量、颗粒物排放量参数；

对所述重要参数分别进行归一化处理，具体包括：

获取机组在试验过程中包括火检信号、炉膛负压、SCR入口烟温、主蒸汽温度、磨煤机出力、二氧化硫排放量、颗粒物排放量的参数取值，对参数数据进行归一化处理；

所述根据归一化后的重要参数取值协同确定机组是否调峰，具体包括：计算协同参考数值β，并根据协同参考数值β计算结果确定调峰等级：

β值在0～0.2之间，评级为A，β值在0.2～0.4之间，评级为B，β值在0.4～0.7之间，评级为C，β值在0.7～1之间，评级为D，

公式中，γ_hj表示火检信号的归一化数据，γ_fy表示炉膛负压的归一化数据，γ_SCR表示对SCR入口烟温的归一化数据，γ_ST表示主蒸汽温度的归一化数据，γ_MMJ表示的磨煤机出力的归一化数据，γ_SO2表示二氧化硫排放量的归一化数据，γ_Dust表示颗粒物排放量的归一化数据，

评级A表示机组对煤质变化具有非常强的抗干扰能力，适合在煤质较大变化时参与电网调峰，

评级B表示机组对煤质变化具有较强的抗干扰能力，适合在煤质较大变化时参与电网调峰，

评级C表示机组对煤质变化的抗干扰能力较弱，适合在一定煤质波动范围内参与电网调峰，

2.如权利要求1所述的基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，所述获取机组在定负荷运行及升降负荷运行过程中重要参数，具体包括：

3.如权利要求1所述的基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，获取机组在试验过程中的火检信号参数取值，对火检信号参数数据进行归一化处理，具体包括：

4.如权利要求1所述的基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，获取机组在试验过程中的炉膛负压参数取值，对炉膛负压参数数据进行归一化处理，具体包括：

y_fy,min＝min{y_fy(100％),y_fy(80％),y_fy(50％),y_fy(30％),y_fy(10％)}

y_fy,max＝max{y_fy(100％),y_fy(80％),y_fy(50％),y_fy(30％),y_fy(10％)}；

记每一台机组锅炉炉膛负压的设计值区间为[Min,Max],将炉膛负压参数与设计值区间点进行比较，若有y_fy,min-Min<0或y_fy,max-Max>0,则该煤种不适合在大范围调峰工况下运行；若Min≤yf_y,min≤yf_y,max≤Max，则对数据进行归一化处理，得到：γ_fy＝(y_fy,max-y_fy,min)/(Max-Min)。

5.如权利要求1所述的基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，获取机组在试验过程中的SCR入口烟温参数取值，对SCR入口烟温参数数据进行归一化处理，具体包括：

进行归一化处理：

γ_SCR＝y_SCR/(y_SCR,sj-y_SCR,tc)

其中，下标SCR,sj表示设计温度，SCR,tc表示SCR退出温度。

6.如权利要求1所述的基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，获取机组在试验过程中的主蒸汽温度参数取值，对主蒸汽温度参数数据进行归一化处理，具体包括：

7.如权利要求1所述的基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，所述获取机组在试验过程中的磨煤机出力参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

对磨煤机出力进行归一化处理：

8.如权利要求1所述的基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，所述获取机组在试验过程中的二氧化硫排放量参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取机组在100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下的二氧化硫生成量最大值，并进行归一化处理：

下标SO₂,yx表示二氧化硫允许的排放值。

9.如权利要求1所述的基于煤质变化机组调峰判断方法，其特征是，所述获取机组在试验过程中的颗粒物排放量参数取值，对参数数据进行归一化处理，具体包括：

获取机组在100％，80％，50％，30％，10％负荷工况下的颗粒物生成量最大值，并进行归一化处理，

下标DUST,yx表示允许的排放值。