CN110011362B - 一种火电机组参与的电网快速调峰方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种火电机组参与的电网快速调峰方法，通过分析火电机组运行状态、调峰响应速度，提供电网快速调峰的方法。首先确定区域内火电机组的运行状态；针对不同的运行状态，确定火电机组的调峰响应速度，得到不断更新的区域内参与调峰的机组的调峰响应速度矩阵；进而根据参与调峰机组的当前运行负荷，得到机组的运行负荷相关矩阵；并根据当前火电机组运行负荷进行调峰任务分配。本发明通过区分火电机组的运行状态和调峰响应速度，提供了更为快速可靠的电网调峰方案。

Description

一种火电机组参与的电网快速调峰方法

技术领域

本发明涉及电网调峰领域，更具体地，涉及一种火电机组参与的电网调峰方法。

背景技术

“十二五”以来，可再生能源在国家补贴和税收优惠政策下发展迅速，装机容量不断增大。目前电力需求增长逐步放缓，可再生能源发电因波动性、间歇性而使消纳受到限制。鼓励火电机组参与电网调峰，是目前有效缓解电网调峰缺口大、确保可再生能源发电消纳的主要方法。现阶段，可再生能源的间歇性特征并没有因为各种负荷预测方法而得到改善，因此，电网利用火电机组实现快速调峰，以确保可再生能源及时接入或退出电网尤为重要。

目前，火电机组参与电网调峰根据调峰负荷区分为常规调峰与非常规调峰，电网常根据负荷需要首先对区域内所有火电机组按照百分比进行同步调峰，若降到规定负荷仍不满足调峰需求，再对某些机组进行深度调峰。这种方法缺乏对火电机组调峰响应速度的认识，也没有完全考虑火电机组的运行状态。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种火电机组参与的电网快速调峰方法。

本发明通过分析火电机组运行状态、调峰响应速度，提供电网快速调峰的方法。火电机组的运行状态区分为停机检修、冬季供暖、常规运行三种。停机检修期间机组停运，冬季供暖期间调峰响应速度减弱，需根据供暖期运行参数调峰响应速度值，常规运行期间根据常规运行的参数进行调峰响应速度值的确定。

具体地，本发明提出一种火电机组参与的电网快速调峰方法，包括：

步骤一：确定区域内火电机组的运行状态，并判断运行状态是否发生变化；若是，则进入步骤二，若否，则进入步骤四；

步骤二：针对不同的运行状态，确定不同的火电机组的调峰响应速度更新方法；

步骤三：得到不断更新的区域内参与调峰的机组的调峰响应速度矩阵；

步骤四：判断当前电网是否需要调峰，若是，进入步骤五；若否，则按照当前运行状态继续运行；

步骤五：建立各火电机组的运行负荷相关矩阵；

步骤六：各火电机组按照当前负荷下的调峰响应速度进行调峰，直至达到调峰需求。其中步骤一中确定区域内火电机组的运行状态包括，

在停机检修、冬季供暖与常规运行中选择一项。

进一步地，步骤二具体包括：

对于停机检修的机组，不进行调峰响应速度的确定；在停机检修结束后，根据运行状态及时调整调峰响应速度。

进一步地，步骤二还包括：

对于常规运行的机组，根据机组运行历史中的负荷调整速度来确定机组调峰响应速度。

进一步地，

对于常规运行的机组，根据机组运行历史中的负荷调整速度来确定机组调峰响应速度，具体包括：

按照调峰幅度的10％来分别评价调峰速度，计调峰响应速度为：α(m％→m±10％)；每个阶段的调峰响应速度以距离本次调峰时间最近的该阶段内50组α的平均值为准，并不断更新；即：

其中m为机组负荷百分比，

α_n(m→m±10％)为第n台火电机组负荷从m调整至m±10％的调峰响应速度，α_ni(m→m±10％)第n台火电机组第i次负荷从m调整至m±10％的调峰响应速度。

进一步地，

其中T_i(m+10％)为第n台机组第i次降负荷时，机组负荷百分比为m+10％时对应的时间点，T_i(m)为第n台机组第i次降负荷时，机组负荷百分比为m时对应的时间点。

进一步地，

其中T'_i(m+10％)为第n台机组第i次升负荷时，机组负荷百分比为m+10％时对应的时间点，T'_i(m)为第n台机组第i次升负荷时，机组负荷百分比为m时对应的时间点。

进一步地，

对于停机检修结束后恢复运行机组、冬季开始供暖机组或冬季供暖结束恢复常规运行的机组，在稳定运行168小时无异常后方可参与电网调峰；调峰响应速度按照168小时内的数据进行重新计算，若机组未在对应的运行负荷下运行，则不进行该负荷段的调峰工作，直到机组能够在对应负荷段安全稳定运行得出调峰响应速度才参与调峰。

进一步地，步骤三中，

火电机组降负荷运行时，区域内参与调峰的机组的调峰响应速度矩阵表示为：

其中α₁(m→m-10％)，......α_n(m→m-10％)，表示第1台到第n台火电机组负荷从m调整至m-10％的调峰响应速度。

进一步地，步骤三中，

火电机组升负荷运行时，区域内参与调峰的机组的调峰响应速度矩阵表示为：

其中α₁(m→m+10％)……α_n(m→m+10％)为第1台到第n台火电机组负荷从m调整至m+10％的调峰响应速度。

进一步地，步骤五中，

机组的运行负荷相关矩阵表示为：

其中P₁-P_n指第1-n台火电机组当前功率，C₁-C_n指第1-n台火电机组核定容量，L₁-L_n指第1-n个火电机组当前运行的负荷百分比。

进一步地，

步骤六具体包括：

根据机组当前的运行负荷相关矩阵，判断其负荷百分比属于100％-10％中的哪一个区间，根据该区间的调峰响应速度进行调峰；当机组运行到下一个阶段时，再根据该阶段的调峰响应速度进行调峰，直到调峰空间满足可以再生能源的上网需求。

进一步地，

步骤六中，每1min按照当前负荷，与电网需要的调峰负荷比较，以判断是否达到调峰需求。

进一步地，

机组调峰后的负荷矩阵表示为

P'₁-P'_n指第1-n台火电机组调峰后的功率，C₁'-C'_n指第1-n台火电机组核定容量，L'₁-L'_n指第1-n个火电机组调峰后的负荷百分比。

进一步地，

机组调峰满足后，

其中M为需要的电网调峰容量，P_i指第i台火电机组当前功率，P_i'指第i台火电机组调峰后的功率。

本发明的有益效果：

以往调峰方式采用区域内所有机组同时升降负荷的方式，缺乏对单一机组调峰能力的综合考虑和利用，在调峰速度慢的同时也会给火电机组和电网带来不稳定运行因素。本发明通过区分火电机组的运行状态和调峰响应速度，提供了更为快速可靠的快速调峰方案。

附图说明

图1是本发明所述方法的流程图。

图2是某315MW机组在调峰阶段的功率、负荷曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照附图1的流程图并结合实际电网，详细说明本发明提出的调峰方法。

本发明的火电机组参与的电网快速调峰方法，主要包括以下步骤：

步骤一：确定区域内火电机组的运行状态，并判断运行状态是否发生变化；若是，则进入步骤二，若否，则进入步骤四；

其中确定区域内火电机组的运行状态包括，在停机检修、冬季供暖与常规运行间选择一项。

步骤二：针对不同的运行状态，判断火电机组的调峰响应速度是否更新；并针对不同的运行状态确定不同的更新方法；

对停机检修机组不进行调峰响应速度的确定，在停机检修结束后根据冬季供暖或常规运行及时调整调峰响应速度值。

对于常规运行的机组(不参加冬季供暖，无供暖期和非供暖期的区别)，机组调峰响应速度根据机组运行历史中负荷调整的速度来进行评价。

以降负荷为例，每个机组按照调峰幅度的10％作为阶梯评价的标准，即分为100％→90％，90％→80％，80％→70％，70％→60％，60％→50％,50％→40％，50％→30％……计调峰响应速度为α(100％→90％)，α(90％→80％)，α(90％→80％)，α(80％→70％)，α(70％→60％)，α(60％→50％)，α(50％→40％)，α(40％→30％)，α(30％→20％)，α(20％→10％)，α(20％→10％)。

以50％-60％之间的负荷调整为例，说明调峰响应速度的获得方法。

图2中所示的为某315MW机组在调峰阶段的功率、负荷曲线。图中T’(60％),T’(50％)为降负荷阶段60％、50％负荷所对应的时间点，T”(50％),T”(60％)为升负荷阶段50％、60％负荷所对应的时间点。

则有：

其中α₁(50％→60％)是指该机组升负荷时的调峰响应速度，α₁(60％→50％)是指该机组降负荷时的调峰响应速度。

每个阶段的调峰响应速度以该阶段的50组数的平均值为准，即：

以距离时间最近的50次该阶段内调峰的数据为计算依据，并不断滚动更新。

对于停机检修结束后恢复运行机组、冬季开始供暖机组或冬季供暖结束恢复常规运行的机组，在稳定运行168小时无异常后方可参与电网调峰；调峰响应速度按照168小时内的数据进行重新计算，若机组未在对应的运行负荷下运行，则不进行该负荷段的调峰工作，直到机组能够在响应负荷段安全稳定运行得出调峰响应速度才可以参与调峰。

步骤三：得到不断更新的区域内参与调峰的机组的调峰响应速度矩阵；

数据单位为MW/min，调峰响应速度矩阵

步骤四：判断当前电网是否需要调峰，若是，进入步骤五。若否，则按照当前运行状态继续运行。

步骤五：建立各火电机组的运行负荷相关矩阵；

根据可参与调峰机组的当前运行负荷，得到机组1到n的运行负荷的相关矩阵

步骤六：各火电机组按照当前负荷下的调峰速率进行调峰。每1min按照当前负荷，与电网需要的调峰负荷比较，以判断是否达到调峰需求。若达到调峰需求，则停止当前调峰，继续更新各调峰响应速度。

当风电、太阳能发电需要上网时，火电机组要承担调峰任务。若需要的电网调峰容量为M，且全部由火电机组调峰提供，则根据当前火电机组的运行负荷开展调峰任务分配。若机组的当前负荷为a,则需要判断其属于在100％-10％中的(100％→90％)，(90％→80％)，(90％→80％)，(80％→70％)，(70％→60％)，(60％→50％)，(50％→40％)，(40％→30％)，(30％→20％)，(20％→10％)，(20％→10％)的哪一个区间，则根据该区间的调峰响应速度进行调峰。当机组运行到下一个阶段时，再根据该阶段的调峰响应速度进行调峰，直到调峰空间满足可再生能源上网需求。

假设所有机组的负荷调整到

此时应该满足：

其中M为需要的电网调峰容量。P_i指第i台火电机组当前功率，P_i'指第i台火电机组调峰后的功率。

当可再生能源发电不足以上网时，需要火电机组升负荷运行，调整方式与降负荷类似。

申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种火电机组参与的电网快速调峰方法，其特征在于，包括：

步骤一：确定区域内火电机组的运行状态，并判断运行状态是否发生变化；若是，则进入步骤二，若否，则进入步骤四；

步骤二：针对不同的运行状态，确定不同的火电机组的调峰响应速度更新方法；

步骤三：得到不断更新的区域内参与调峰的机组的调峰响应速度矩阵；

步骤四：判断当前电网是否需要调峰，若是，进入步骤五；若否，则按照当前运行状态继续运行；

步骤五：建立各火电机组的运行负荷相关矩阵；

步骤六：各火电机组按照当前负荷下的调峰响应速度进行调峰，直至达到调峰需求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中确定区域内火电机组的运行状态包括，

在停机检修、冬季供暖与常规运行中选择一项。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二具体包括：

对于停机检修的机组，不进行调峰响应速度的确定；在停机检修结束后，根据运行状态及时调整调峰响应速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二还包括：

对于常规运行的机组，根据机组运行历史中的负荷调整速度来确定机组调峰响应速度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

对于常规运行的机组，根据机组运行历史中的负荷调整速度来确定机组调峰响应速度，具体包括：

按照调峰幅度的10％来分别评价调峰速度，计调峰响应速度为：α_n(m→m±10％)；每个阶段的调峰响应速度以距离本次调峰时间最近的该阶段内50组α的平均值为准，并不断更新；即：

其中m为机组负荷百分比，

α_n(m→m±10％)为第n台火电机组负荷从m调整至m±10％的调峰响应速度，α_ni(m→m±10％)第n台火电机组第i次负荷从m调整至m±10％的调峰响应速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

其中T_i(m+10％)为第n台机组第i次降负荷时，机组负荷百分比为m+10％时对应的时间点，T_i(m)为第n台机组第i次降负荷时，机组负荷百分比为m时对应的时间点。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

其中T'_i(m+10％)为第n台机组第i次升负荷时，机组负荷百分比为m+10％时对应的时间点，T'_i(m)为第n台机组第i次升负荷时，机组负荷百分比为m时对应的时间点。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

对于停机检修结束后恢复运行机组、冬季开始供暖机组或冬季供暖结束恢复常规运行的机组，在稳定运行168小时无异常后方可参与电网调峰；调峰响应速度按照168小时内的数据进行重新计算；若机组未在对应的运行负荷下运行，则不进行该负荷段的调峰工作，直到机组能够在对应负荷段安全稳定运行得出调峰响应速度才参与调峰。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤三中，

火电机组降负荷运行时，区域内参与调峰的机组的调峰响应速度矩阵表示为：

其中α₁(m→m-10％)，......α_n(m→m-10％)，表示第1台到第n台火电机组负荷从m调整至m-10％的调峰响应速度。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤三中，

火电机组升负荷运行时，区域内参与调峰的机组的调峰响应速度矩阵表示为：

其中α₁(m→m+10％)……α_n(m→m+10％)为第1台到第n台火电机组负荷从m调整至m+10％的调峰响应速度。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，步骤五中，

机组的运行负荷相关矩阵表示为：

其中P₁-P_n指第1-n台火电机组当前功率，C₁-C_n指第1-n台火电机组核定容量，L₁-L_n指第1-n台火电机组当前运行的负荷百分比。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

步骤六具体包括：

根据机组当前的运行负荷相关矩阵，判断其负荷百分比属于100％-10％中的哪一个区间，根据该区间的调峰响应速度进行调峰；当机组运行到下一个阶段时，再根据该阶段的调峰响应速度进行调峰，直到调峰空间满足可以再生能源的上网需求。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

步骤六中，每1min按照当前负荷，与电网需要的调峰负荷比较，以判断是否达到调峰需求。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

机组调峰后的负荷矩阵表示为

B＝

P'₁-P'_n指第1-n台火电机组调峰后的功率，C₁'-C'_n指第1-n台火电机组核定容量，L'₁-L'_n指第1-n个火电机组调峰后的负荷百分比。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，

机组调峰满足后，

其中M为需要的电网调峰容量，P_i指第i台火电机组当前功率，P_i'指第i台火电机组调峰后的功率。

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