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(guó)能源總消耗中占的比重很大,而就目前而言我國(guó)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(wèn)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(duì)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(lái)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(guò)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(duì)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(guò)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(duì)發(fā)電煤耗量的影響無(wú)法用現(xiàn)有方法即(1)式計(jì)算。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)目前現(xiàn)有發(fā)電煤耗量計(jì)算方法無(wú)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(lái)的復(fù)雜計(jì)算問(wèn)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?!?,P。,i= 1,…,n,單位為MW,采集在每個(gè)出力水平Pi下所對(duì)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(guò)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(duì)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(guò)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(wú)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(zhǎng)度,單位為小時(shí);
[001引步驟4、針對(duì)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(shuō)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(duì)實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]W擬合一臺(tái)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(guò)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(zhǎng)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(duì)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。