CN114625937A - 一种火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，包括步骤：步骤一、建立燃煤掺烧稳定工况筛选边界条件；步骤二、建立筛选燃煤掺烧稳定工况时间标签的方法；步骤三、建立依据时间标签采集燃煤掺烧运行数据的规则。本发明逻辑考虑完善，计算准确度高，现有火电机组均可在配煤掺烧方案执行后进行机组燃煤掺烧稳定工况的筛选。筛选采集出不同负荷下的掺烧稳定工况数据，再结合掺配的煤质数据进行若干指标计算和大数据分析，可获得各负荷段下最佳配煤掺烧方案，即可在全负荷段精准提升经济煤种掺烧比例，降低燃料成本，更灵活地适应煤炭市场。
Description
技术领域
本发明属于火电机组配煤掺烧领域，具体涉及一种火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法。
背景技术
由于国内煤炭市场供需偏紧局面一直持续，各发电企业实际采购的煤种与设计或校核煤种严重不符，从而需要通过配煤掺烧使入炉煤质尽可能满足机组安全、环保与经济性的要求。在多煤种掺烧过程中，运行人员会根据机组负荷的分布调整其掺配比例，但由于调整的过程仅依赖若干宏观经验，机组在掺烧后运行效果变化较大，并未达到较好的运行状态。为了能够在保证机组在安全和环保的前提下尽可能多掺烧经济煤种，降低发电成本，就需要对各种负荷工况下的掺配状态进行严格的数据分析，获得各个工况下最佳的配煤方案。火电机组通过燃煤燃烧的发电过程是一个极其复杂的多因素耦合的物理过程，尤其在机组负荷剧烈波动的条件下，各种因素的关联关系变化极大，很难分析出有利于指导掺烧优化运行的规律，反之在机组负荷波动较小的掺烧稳定工况下，机组运行的各个参数都稳定在较小的数值范围内，对掺烧方案执行的效果分析和评价将会相对准确。因此，如果能够在各种已执行配煤掺烧方案中，筛选采集出不同负荷下的掺烧稳定工况数据，再结合掺配的煤质数据进行大数据分析，可获得各负荷段下最佳配煤掺烧方案，即可在全负荷段精准提升经济煤种掺烧比例，降低燃料成本，更灵活地适应煤炭市场。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有配煤掺烧执行方案分析和评价的需求，提供一种火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，可在配煤掺烧方案执行的时间区间筛选出稳定的掺烧工况。
为了实现上述目的，本发明有以下技术方案：
一种火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，包括以下步骤：
步骤一、建立燃煤掺烧稳定工况筛选边界条件，通过使用者设置以确定稳定工况采集的特征及要素，设置完毕后按照设定参数进行数据采集；
步骤二、建立筛选燃煤掺烧稳定工况时间标签的方法，在已采集的连续数据中按照已建立的筛选方法获取独立的燃煤掺烧稳定工况，并将各燃煤掺烧稳定工况的起始与结束时间记录在时间标签列表中；
步骤三、建立依据时间标签采集燃煤掺烧运行数据的规则，在已获取的燃煤掺烧稳定工况时间标签列表中，按照各燃煤掺烧稳定工况时间范围与已建立的规则进行掺烧运行数据的采集，并利用数据二次计算相关参数指标，最终形成完整的火电机组燃煤掺烧稳定工况数据列表。
本发明进一步的改进在于，步骤一所述的边界条件包括机组编号、配煤掺烧方案执行起始时间、配煤掺烧方案执行结束时间、掺烧单煤煤种、单煤煤种掺配比例、煤种价格、数据步长、稳定负荷波动幅度限制、稳定负荷最小时长以及机组负荷最小值。
本发明进一步的改进在于，步骤二所建立筛选燃煤掺烧稳定工况时间标签的方法如下：
(1)首先判断配煤掺烧方案执行时间是否满足稳定负荷最小时长：
Tend-Tstart＞Tspan
式中Tend为配煤掺烧方案执行结束时间，Tstart为配煤掺烧方案执行开始时间，式中Tspan为稳定负荷最小时长；
(2)如果(1)中条件不成立则进行下一个配煤掺烧方案的判断，如果成立则根据所设置的边界条件采集配煤掺烧方案执行期间机组负荷数据，总共采集数据个数Ntotal如下：
Ntotal＝[(Tend-Tstart)/tstep]
式中Tend为配煤掺烧方案执行结束时间，Tstart为配煤掺烧方案执行结束时间，tstep为数据步长；
(3)确定最小稳定工况数据个数Nstable
Nstable＝[Tspan/tstep]
(4)判断从i开始，剩余的数据量是否满足最小稳定工况数据个数的要求，如果满足则进入(5)；
(5)机组负荷数据从开始时间ti开始依次增加，进行下式的判断
|Cavg-C(ti)|/Cavg＞Climit
式中Climit为稳定负荷波动幅度限制值，Cavg为开始时间ti采集的Nstable个工况负荷数据的平均值，C(ti)为ti对应的负荷数据；
(6)当(5)中公式不成立时，开始时间变化为tj，重复(4)～(5)，i的值从j依此类推；
(7)当(5)中公式成立时，进行下式的判断；
j-i≥Nstable
(8)当(7)中公式成立时，记录该工况的开始时间ti，同时继续进行j循环判断(5)中公式，直到当(5)中公式不成立时，则形成一条完整的稳定工况，记录该工况的最终结束时间tj-1，保存工况的开始时间、结束时间及配煤掺烧方案信息，并在稳定工况采集列表中添加此条记录。
本发明进一步的改进在于，还包括以下步骤：
(9)在该配煤掺烧方案执行期间进行下一个稳定工况的采集，起始时间为tj，再重复(4)～(8)直到所有稳定工况采集完毕。
本发明进一步的改进在于，步骤二的(4)中，首次判断从i＝1开始；
i+Nstable≤Ntotal
如果上式不满足进行下一个配煤掺烧方案的判断，如果上式满足则计算出从开始时间ti采集的Nstable个工况负荷数据的平均值Cavg。
本发明进一步的改进在于，Nstable个工况负荷数据的平均值Cavg的表达式为：
式中C(ti)为ti对应的负荷数据。
本发明进一步的改进在于，为排除停机时的工况，再判断Cavg是否大于机组负荷设定最小值Cmin：
Cavg＞Cmin
如果上式不成立，i的值从j依此类推，重复(4)，如果成立则进入(5)。
本发明进一步的改进在于，步骤三所建立的依据时间标签采集燃煤掺烧运行数据的规则是根据稳定工况采集列表中每一条工况起始时间与结束时间的时间标签采集火电机组若干运行参数，并根据相对应的配煤掺烧方案计算该条稳定工况下的机组锅炉效率、发电煤耗及综合发电成本指标。
相较于现有技术，本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，该方法逻辑考虑完善，计算准确度高，现有火电机组均可在配煤掺烧方案执行后进行机组燃煤掺烧稳定工况的筛选。筛选采集出不同负荷下的掺烧稳定工况数据，再结合掺配的煤质数据进行若干指标计算和大数据分析，可获得各负荷段下最佳配煤掺烧方案，即可在全负荷段精准提升经济煤种掺烧比例，降低燃料成本，更灵活地适应煤炭市场。
附图说明
图1为本发明火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法流程图；
图2为本发明火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选结果展示图；
图3为本发明火电机组单个燃煤掺烧稳定工况详细信息展示图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1，本发明火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，具体包括以下步骤：
S1、建立燃煤掺烧稳定工况筛选边界条件，包括以下步骤：
获取需要进行燃煤掺烧稳定工况筛选的配煤掺烧方案列表：包括机组编号、配煤掺烧方案执行起始时间、配煤掺烧方案执行结束时间、掺烧单煤煤种、单煤煤种掺配比例、煤种价格、煤种工业分析及元素分析结果；
设定燃煤掺烧稳定工况筛选边界条件：包括机组编号数据步长、稳定负荷波动幅度限制、稳定负荷最小时长，机组负荷最小值；
S2、建立筛选燃煤掺烧稳定工况时间标签的方法：
(1)首先判断配煤掺烧方案执行时间是否满足稳定负荷最小时长：
Tend-Tstart＞Tspan
式中Tend为配煤掺烧方案执行结束时间，Tstart为配煤掺烧方案执行开始时间，式中Tspan为稳定负荷最小时长。
(2)如果(1)中条件不成立则进行下一个配煤掺烧方案的判断，如果成立则根据所设置的边界条件采集配煤掺烧方案执行期间机组负荷数据。总共采集数据个数如下：
Ntotal＝[(Tend-Tstart)/tstep]
式中Tend为配煤掺烧方案执行结束时间，Tstart为配煤掺烧方案执行结束时间，tstep为数据步长。
(3)确定最小稳定工况数据个数Nstable
Nstable＝[Tspan/tstep]
(4)判断从i开始，剩余的数据量是否满足最小稳定工况数据个数的要求。首次判断从i＝1开始。
i+Nstable≤Ntotal
如果上式不满足进行下一个配煤掺烧方案的判断。如果上式满足则计算出从开始时间ti采集的Nstable个工况负荷数据的平均值Cavg。
式中C(ti)为ti对应的负荷数据。为排除停机时的工况，再判断Cavg是否大于机组负荷设定最小值Cmin：
Cavg＞Cmin
如果上式不成立，i的值从j依此类推，重复(4)，如果成立则进入(5)。
(5)机组负荷数据从开始时间ti开始依次增加，进行下式的判断
|Cavg-C(ti)|/Cavg＞Climit
式中Climit为稳定负荷波动幅度限制值。
(6)当(5)中公式不成立时，开始时间变化为tj，重复(4)～(5)，i的值从j依此类推。
(7)当(5)中公式成立时，进行下式的判断。
j-i≥Nstable
(8)当(7)中公式成立时，记录该工况的开始时间ti，同时继续进行j循环判断(5)中公式，直到当(5)中公式不成立时，则形成一条完整的稳定工况，记录该工况的最终结束时间tj-1，保存工况的开始时间、结束时间及配煤掺烧方案信息，并在稳定工况采集列表中添加此条记录。
(9)在该配煤掺烧方案执行期间进行下一个稳定工况的采集，起始时间为tj，再重复(4)～(8)直到所有稳定工况采集完毕。
S3、依据时间标签采集燃煤掺烧运行数据的规则是根据稳定工况采集列表中每一条工况起始时间与结束时间的时间标签采集火电机组若干运行参数，并根据相对应的配煤掺烧方案计算该条稳定工况下的机组锅炉效率、发电煤耗及综合发电成本等指标。
实施例
本实施例在一台300MW烟煤锅炉机组上进行，本发明具体的实施步骤如下：
(1)选定2020年8月27日至9月17日配煤掺烧方案进行燃煤掺烧稳定工况筛选；
(2)设定燃煤掺烧稳定工况筛选边界条件：机组编号为#4机组、数据步长1秒/个、稳定负荷波动幅度限制为5％、稳定负荷最小时长为2小时，机组负荷最小值75MW；
图2所示为机组燃煤掺烧稳定工况筛选结果列表，图3所示为单个燃煤掺烧稳定工况的详细数据，包括根据工况对应的掺烧方案燃煤数据计算的煤耗、锅炉效率数据及运行数据等。在电厂实际生产过程中，长期筛选掺烧稳定工况仅需根据新执行的配煤掺烧方案中定期循环采集数据即可，边界条件参数保持预先默认。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求涵盖的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、建立燃煤掺烧稳定工况筛选边界条件，通过使用者设置以确定稳定工况采集的特征及要素，设置完毕后按照设定参数进行数据采集；
步骤二、建立筛选燃煤掺烧稳定工况时间标签的方法，在已采集的连续数据中按照已建立的筛选方法获取独立的燃煤掺烧稳定工况，并将各燃煤掺烧稳定工况的起始与结束时间记录在时间标签列表中；
步骤三、建立依据时间标签采集燃煤掺烧运行数据的规则，在已获取的燃煤掺烧稳定工况时间标签列表中，按照各燃煤掺烧稳定工况时间范围与已建立的规则进行掺烧运行数据的采集，并利用数据二次计算相关参数指标，最终形成完整的火电机组燃煤掺烧稳定工况数据列表。
2.根据权利要求1所述的火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，其特征在于，步骤一所述的边界条件包括机组编号、配煤掺烧方案执行起始时间、配煤掺烧方案执行结束时间、掺烧单煤煤种、单煤煤种掺配比例、煤种价格、数据步长、稳定负荷波动幅度限制、稳定负荷最小时长以及机组负荷最小值。
3.根据权利要求2所述的火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，其特征在于，步骤二所建立筛选燃煤掺烧稳定工况时间标签的方法如下：
(1)首先判断配煤掺烧方案执行时间是否满足稳定负荷最小时长：
Tend-Tstart＞Tspan
式中Tend为配煤掺烧方案执行结束时间，Tstart为配煤掺烧方案执行开始时间，式中Tspan为稳定负荷最小时长；
(2)如果(1)中条件不成立则进行下一个配煤掺烧方案的判断，如果成立则根据所设置的边界条件采集配煤掺烧方案执行期间机组负荷数据，总共采集数据个数Ntotal如下：
Ntotal＝[(Tend-Tstart)/tstep]
式中Tend为配煤掺烧方案执行结束时间，Tstart为配煤掺烧方案执行结束时间，tstep为数据步长；
(3)确定最小稳定工况数据个数Nstable
Nstable＝[Tspan/tstep]
(4)判断从i开始，剩余的数据量是否满足最小稳定工况数据个数的要求，如果满足则进入(5)；
(5)机组负荷数据从开始时间ti开始依次增加，进行下式的判断
|Cavg-C(ti)|/Cavg＞Climit
式中Climit为稳定负荷波动幅度限制值，Cavg为开始时间ti采集的Nstable个工况负荷数据的平均值，C(ti)为ti对应的负荷数据；
(6)当(5)中公式不成立时，开始时间变化为tj，重复(4)～(5)，i的值从j依此类推；
(7)当(5)中公式成立时，进行下式的判断；
j-i≥Nstable
(8)当(7)中公式成立时，记录该工况的开始时间ti，同时继续进行j循环判断(5)中公式，直到当(5)中公式不成立时，则形成一条完整的稳定工况，记录该工况的最终结束时间tj-1，保存工况的开始时间、结束时间及配煤掺烧方案信息，并在稳定工况采集列表中添加此条记录。
4.根据权利要求3所述的火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(9)在该配煤掺烧方案执行期间进行下一个稳定工况的采集，起始时间为tj，再重复(4)～(8)直到所有稳定工况采集完毕。
5.根据权利要求4所述的火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，其特征在于，步骤二的(4)中，首次判断从i＝1开始；
i+Nstable≤Ntotal
如果上式不满足进行下一个配煤掺烧方案的判断，如果上式满足则计算出从开始时间ti采集的Nstable个工况负荷数据的平均值Cavg。
6.根据权利要求5所述的火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，其特征在于，Nstable个工况负荷数据的平均值Cavg的表达式为：
式中C(ti)为ti对应的负荷数据。
7.根据权利要求6所述的火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，其特征在于，为排除停机时的工况，再判断Cavg是否大于机组负荷设定最小值Cmin：
Cavg＞Cmin
如果上式不成立，i的值从j依此类推，重复(4)，如果成立则进入(5)。
8.根据权利要求2所述的火电机组燃煤掺烧稳定工况的筛选方法，其特征在于，步骤三所建立的依据时间标签采集燃煤掺烧运行数据的规则是根据稳定工况采集列表中每一条工况起始时间与结束时间的时间标签采集火电机组若干运行参数，并根据相对应的配煤掺烧方案计算该条稳定工况下的机组锅炉效率、发电煤耗及综合发电成本指标。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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