基于機(jī)組出力及變負(fù)荷速率的火力發(fā)電煤耗量計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于火力發(fā)電節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于機(jī)組出力及變負(fù)荷速率的 火力發(fā)電煤耗量計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力生產(chǎn)所消耗的能源在我國能源總消耗中占的比重很大，而就目前而言我國的 能源結(jié)構(gòu)主要還是W煤炭為主，如何在保證可靠供電和電能質(zhì)量的前提下，最大限度的節(jié) 約煤炭的消耗，成為目前火力發(fā)電節(jié)能領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，而如何能更加精確方便的計(jì)算火 力發(fā)電煤耗量則是解決煤炭節(jié)約問題的技術(shù)前提。一般的電力系統(tǒng)中發(fā)電煤耗量的計(jì)算通 常采用關(guān)于機(jī)組出力的二次函數(shù)模型，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
[0003] F任）=aP2+bP+c。 （1)對火電機(jī)組而言，上式是基于機(jī)組穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下的煤 耗率與出力水平之間的關(guān)系建立的。近年來逐漸得到關(guān)注的一些火電機(jī)組快速變負(fù)荷控制 技術(shù)，例如通過冷凝水流量調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)蒸汽蓄熱利用等，可W使機(jī)組的變負(fù)荷能力在 30秒左右的短時(shí)間內(nèi)得到較大幅度的提升，有助于使火電出力更好地平抑風(fēng)電等可再生新 能源的出力波動(dòng)，提高電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。然而，對冷凝水進(jìn)行調(diào)節(jié)需要 水累的額外做功，由此會(huì)造成機(jī)組煤耗率上升。因此，當(dāng)考慮通過蓄熱利用實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速變 負(fù)荷時(shí)，發(fā)電煤耗量不僅與當(dāng)前出力水平有關(guān)，還與出力水平的變化速率有關(guān)，而出力變化 速率對發(fā)電煤耗量的影響無法用現(xiàn)有方法即（1)式計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對目前現(xiàn)有發(fā)電煤耗量計(jì)算方法無法解決火電機(jī)組采用快速變負(fù)荷控制技術(shù) 用于平抑風(fēng)電等可再生新能源的出力波動(dòng)所帶來的復(fù)雜計(jì)算問題，本發(fā)明提出了一種基于 機(jī)組出力及變負(fù)荷速率的火力發(fā)電煤耗量計(jì)算方法，包括：
[0005] 步驟1、在機(jī)組出力水平上下限的范圍[Pmi。，PmJ內(nèi)選取若干不同的機(jī)組出力水平 Pi，…，P?！琍。，i= 1，…，n，單位為MW，采集在每個(gè)出力水平Pi下所對應(yīng)的機(jī)組正常運(yùn)行 狀態(tài)下的正常煤耗率bi，單位為g/kWh，采集機(jī)組在單位時(shí)間內(nèi)通過快速變負(fù)荷控制所能達(dá) 到的最大出力Pi,max和最小出力PW及分別所對應(yīng)的最大出力煤耗率和最小出力煤 耗率br;
[0006] 步驟2、計(jì)算機(jī)組在不同出力水平下單位時(shí)間內(nèi)通過快速變負(fù)荷控制所能達(dá)到的 最大向上變負(fù)荷速率和最大向下變負(fù)荷速率，單位為MW/min;當(dāng)出力水平為Pi時(shí)，最大向 上變負(fù)荷速率為
[0007] 巧靈-C)/' (2)
[000引最大向下變負(fù)荷速率為
[0009] A,7=巧醒-巧A (3)
[0010] 式中，t為單位時(shí)間，取分鐘；
[0011] 步驟3、設(shè)機(jī)組在正常運(yùn)行狀態(tài)下，最大向上變負(fù)荷速率A+和最大向下變負(fù)荷速 率為與出力水平無關(guān)的常數(shù)，當(dāng)機(jī)組變負(fù)荷速率位于[A-，A+]區(qū)間內(nèi)時(shí)，其煤耗率與 正常運(yùn)行狀態(tài)下相同，則計(jì)算機(jī)組在單位時(shí)間段內(nèi)每個(gè)出力水平Pi分別在正常運(yùn)行、最大 向上變負(fù)荷運(yùn)行和最大向下變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的發(fā)電煤耗量，其中正常運(yùn)行狀態(tài)下的發(fā)電 煤耗量為
[0012] F(P。A+) =F(P。A-) =biPJ) (4)
[0013] 最大向上變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的發(fā)電煤耗量為
[0014] F(/^,A,)=h.Pp (5)
[0015] 最大向下變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的發(fā)電煤耗量為
[0016] F巧梯二b：Pp (6)
[0017] 式中，D為單位時(shí)間段的時(shí)間長度，單位為小時(shí)；
[001引步驟4、針對步驟3中每個(gè)出力水平Pi得到的四個(gè)發(fā)電煤耗量數(shù)據(jù)點(diǎn)F(P。A+)，F(xiàn)化，A-)，F(xiàn)化，Ai+)和F化，Ai-)，由于i=l，…，n，貝IJ得至IJ總共4n個(gè)發(fā)電煤耗量數(shù)據(jù)點(diǎn)， 擬合得到機(jī)組發(fā)電煤耗量的二元計(jì)算函數(shù)F(P，A);
[0019] 步驟5、將步驟2中得到的機(jī)組在不同出力水平下的最大向上變負(fù)荷速率和最大 向下變負(fù)荷速率擬合得到機(jī)組的最大向上變負(fù)荷速率與出力水平之間的函數(shù)關(guān)系A(chǔ)+(巧 W及機(jī)組的最大向下變負(fù)荷速率與出力水平之間的函數(shù)關(guān)系任）；則得到機(jī)組發(fā)電煤耗 量的二元計(jì)算函數(shù)F(P，A)的定義域?yàn)椋?br>[0020] Pm化《P《Pmax,A-(巧《A《A+ (巧（7)
[002U 式中，P為機(jī)組出力，A為機(jī)組變負(fù)荷速率；
[0022] 步驟6、根據(jù)建立的機(jī)組發(fā)電煤耗量的二元計(jì)算函數(shù)F(P，A)計(jì)算火力發(fā)電煤耗 量。
[0023] 所述方法得到的發(fā)電煤耗量的二元計(jì)算函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，能夠利 用火電機(jī)組的變負(fù)荷能力平抑可再生能源的出力波動(dòng)，包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電，W提高可 再生能源利用率并降低總發(fā)電煤耗量。
[0024] 本發(fā)明的有益效果在于；提出一種與機(jī)組出力水平和變負(fù)荷速率兩個(gè)變量相關(guān)的 新的發(fā)電煤耗量計(jì)算方法，在電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度中采用該發(fā)電煤耗量計(jì)算方法時(shí)，可W使 調(diào)度方案更好地利用火電機(jī)組的變負(fù)荷能力平抑風(fēng)電等可再生能源的出力波動(dòng)，提高可再 生能源利用率并降低總發(fā)電煤耗量。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明提出的方法流程圖；
[0026] 圖2是某600麗火電機(jī)組最大向上變負(fù)荷速率函數(shù)；
[0027] 圖3是某600MW火電機(jī)組最大向下變負(fù)荷速率函數(shù)；
[002引 圖4某600麗火電機(jī)組二元發(fā)電煤耗量函數(shù)曲面；
[0029] 圖5是3節(jié)點(diǎn)電網(wǎng)圖；
[0030] 圖6是3節(jié)點(diǎn)電網(wǎng)的風(fēng)電出力曲線圖；
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖，對實(shí)施例作詳細(xì)說明。
[0032]W擬合一臺600MW機(jī)組的二元發(fā)電煤耗量計(jì)算函數(shù)為例，該機(jī)組的出力上下限分 別為600麗和270麗，正常運(yùn)行狀態(tài)下最大向上變負(fù)荷速率是3MW/min，向下變負(fù)荷速率 是-6MW/min。具體步驟如圖1所示，包括；
[003引 （1)數(shù)據(jù)收集。選取7個(gè)出力水平，分別計(jì)算機(jī)組在該些出力水平下在1分鐘內(nèi)通 過快速變負(fù)荷控制所能達(dá)到的最大和最小出力水平，如表1中第1、2列所示；分別計(jì)算機(jī)組 在正常運(yùn)行狀態(tài)、最大向上和最大向下變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的煤耗率，如表2中第1、3、5列所 /J、- 0
[0034] 表1.某600MW機(jī)組最大向上和向下變負(fù)荷速率
[0035]
[003引 （2)變負(fù)荷速率計(jì)算。利用（2)、（3)式，分別計(jì)算機(jī)組在各出力水平下的最大向 上和向下變負(fù)荷速率，如表1中的第3、4列所示；
[0039] (3)發(fā)電煤耗量計(jì)算。取單位時(shí)間段時(shí)間長度D=Imin=l/60h，利用（4)、巧）、 (6)式，分別計(jì)算機(jī)組在各出力水平下的正常運(yùn)行狀態(tài)下、最大向上和最大向下變負(fù)荷運(yùn)行 時(shí)的發(fā)電煤耗量，如表2中的第2、4、6列所不；
[0040] (4)發(fā)電煤耗量計(jì)算函數(shù)擬合。選取函數(shù)形式為二元二次型，針對7個(gè)出力水平下 的28個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，擬合得到二元發(fā)電煤耗量函數(shù)為
[0041]
[0042] 其相關(guān)指數(shù)R2為0.999。