摘要：自改革开放以来，我国社会和经济的发展越来越快，电力行业相较之前也有了巨大的进步，能源工业作为我国国民经济的基础产业，热电厂的优化运行是现阶段节能降耗的重要手段。当系统负荷发生变化，如何在机组间进行负荷分配将对整个系统的经济性产生很大的影响。在满足一定热电负荷需要的情况下，厂内各台机组之间必然存在着热电负荷如何最佳分配的问题。长期以来，国内对热电负荷优化分配方面的研究较少，随着厂网分开和竞价上网等改革的进行，实施机组间的热电负荷优化分配已成为大势所趋。基于此，本文主要对火电厂发电机组负荷优化运行进行了概述以及在运行过程中发生的问题同时介绍了优化分配系统的理论基础，以供参考。
关键词：火电厂发电机组负荷优化运行
全、经济运行是电力生产的主要目标，随着机组容量的增大和可靠性的提高，对节能降耗的要求也越来越高。火电厂是耗能大户，提高机组运行的经济性不仅可以节约一次能源，同时也可以减少粉尘排放对环境的污染。
一、概述
鉴于电厂的大型化、现代化和调峰问题的日益突出，机组不可能全部在经济工况下运行，这就存在一个电厂内各台机组间进行负荷合理分配的问题。负荷优化分配的目的是在满足用电需要，在保证电力系统及其主要设备安全稳定的前提下，最合理地安排机组运行，将电网给定电厂的负荷经济地分配给各热力设备，以取得全厂和整个电力系统的最大经济效益．长期以来，以古典变分原理为基础的等微增率法是指导电力系统经济运行和负荷经济分配的主要方法，该方法是以数学极值理论为基础，首先假定JV台机组的能耗茸曲线和能耗微增率曲线是连续可微的，在此基础上以负荷需求为约束条件，以煤耗或标准煤耗为目标函数，当各台机组的煤耗微增率均随负荷的上升而单调递增时，求出单元机组的煤耗微增率，画出单元机组、全厂的煤耗微增率——功率曲线，然后按照全厂及单元机组微增率相等的方法来分配。
二、现状及问题
目前国内的监测系统绝大多数仅对生产过程的原始参数进行测量，少数具有经济性能计算功能的系统也仅停留在简单计算的水平上，个别电厂进行过离线的对热电负荷进行优化分配的探索，还没有对多台机组进行热电负荷优化分配的系统。原有热电负荷分配的方法采用等微增方法，也存在着一些缺点，不能适应电力生产实际的需要，主要原因有以下几个。
（1）要求机组的性能曲线必须是连续上凹的，且曲线必须是光滑无拐点，即一阶偏导数为正值。而现场实际的工况曲线并非光滑也不一定上凹，因此等微增方法只能将现场曲线近似地拟合成符合条件的曲线，主要供理论研究，无法在现场中应用。
（2）对供热工况图这种成簇曲线，无法应用等微增方法解决。
（3）计算比较抽象，不直观。因此，等微增方法在生产实际中未得到有效应用，电力生产急需一种实用、有效、通用的方法和实用的系统来进行机组热电负荷的优化分配以实现节能降耗的目的。
三、优化分配系统的理论基础
3.1技术关键
对该系统的主要要求是：数学模型合理、测取参数准确和监测系统可靠。本项目通过试验确定机组在供热和凝汽工况下的实际热力特性。在不同热电负荷状况下对机组进行经济调度，实现发电机组供电煤耗率最小。热电负荷优化分配成功的关键在于计算模型的合理性和经济指标计算的准确性，如果经济指标测定误差过大，将影响优化方案的实用价值。汽轮机组热耗率计算的准确性取决于流量和焓值测定的准确，而主蒸汽量的测定是经济性计算的核心问题。热电负荷优化分配的方法是解决实际应用的关键。
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3.2优化分配方法的创新
系统的工作原理是对现场有关数据进行采集，在此基础上进行机组的性能计算、节能分析并进行热电负荷的优化分配计算，提出最佳方案，指导机组的经济运行。计算方法首先确定参与优化分配机组的性能曲线及相关煤耗曲线，并根据现场实际确定每台机组的边界条件，包括各台机组可以运行的最小、最大负荷等。在此基础上对给定的电负荷和热负荷运用逐点法进行分配。逐点法是在大量生产实践的基础上经多年总结、研究得到的。其核心是在电力生产中，多台机组热、电负荷调整并非数学中的连续概念，而是有间隔的。间隔的存在导致各台机组负荷调整方案的有限化并非数学研究中的无限化，即总方案数目是可数的，设为Ⅳ。这Ⅳ种方案应囊括在规定边界条件下满足条件的所有运行方案，电力生产某一时段实际的运行方式只是这发种方案中的一个。具体的计算主要有以下两方面的内容：
一是按照规定的间隔（间隔的变化只影响结果的精度和运算量的大小）逐点确定总的分配方案，对每一个方案分别计算其对应的单台机组煤耗和发电厂总煤耗；二是在这些方案中以全厂煤耗最小为目标函数进行优选，找出经济效益最佳的分配方案。与传统的等微增方法相比，该方法主要具有以下特点：
（1）将发电厂发电机组的运行工况曲线看成是在一定的边界条件下由一个个的工况“点”组成，也就是将运行曲线有限化；
（2）采用一定的步长，列出所有可能的运行工况点，计算每一工况点对应的单机煤耗和全厂煤耗；
（3）采用优选法，在所有可能的工况点中选出最佳工况。
发电机组热电负荷优化分配系统主要具有以下优点：
系统在实测的性能曲线基础上对每个工况点进行计算，避免了人为的拟合、近似，因此准确性很高；系统适用性强，避免了等微增方法中连续、光滑、上凹的要求，适用于各种机组的实际性能曲线，特别是在供热工况的曲线簇中得到了很好的应用；系统将所有工况点进行计算、比较，可以直观地看到所有工况点之间的性能差距，便于有关人员及时调整；系统适用于多台尤其是多种型号发电机并列运行的供热或凝汽电厂，在冬季供暖期内，进行热电负荷的优化分配。在凝汽工况下，进行热电负荷的优化分配。
3.3热力试验
通过热力特性试验确定发电机组在采暖供热时的热力特性，验证热电负荷优化分配系统测量及计算的准确性。通过进行典型工况下的热力特性试验，计算出3台机组供热工况时的发电热耗率、汽耗率、绝对电效率等项经济指标，确定机组实际的供热工况特性。热力试验主要参照以下标准：
（1）GB8117—87《电站发电机热力性能验收试验规程》；
（2）美国机械工程师学会（ASME）《发电机性能试验规程》PTC6—1972(1982年重新确认)；
（3）《发电机热力特性试验导则》。
结束语
综上所述，在现在电力行业的发展中，节能改造往往需要较大的投资，实际上发电厂在运行方式的调整和参数的控制方面往往存在着很多不经济的因素，实现机组的经济运行和经济调度是汽轮机组节能工作重要的发展方向。因此对运行方式进行优化，研制开发热电负荷优化分配系统，节效益和经济效益得以实现，同时也为同类机组的节能工作提供了经验。
参考文献：
[1]王伟.考虑环境成本的火电厂负荷优化分配[J].热力发电，2014（11）
[2]陈永刚.基于改进多智能体进化算法的机组负荷优化分配[J].华北电力技术，2013（03）
论文作者:王伟松
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/26
标签：机组论文; 负荷论文; 工况论文; 煤耗论文; 分配论文; 热电论文; 曲线论文; 《基层建设》2017年第17期论文;