日本与美国火电机组的运行特性

日本火电机组发电量目前约占总发电量的60%左右。由于昼夜负荷值变动大,要求火电机组能适应大幅度的负荷变动,提高最低负荷运行的能力和快速起停。再由于能源紧张机组普遍由烧油改为烧煤,又加深对机组适应大幅度负荷变动功能的要求。为此,日本中央电力研究所对日本和美国火电机组的运行情况进行比较,以改进日本火电机组运行性能并撰文刊登在日刊《电气计算》1981年第1期,现将该文编译,供参考。     

火电机组经济负荷分配中环境税的影响

环境税作为火力发电厂成本的重要部分,越来越受到关注。为了了解经济负荷分配中环境税对火电机组负荷分配的影响,建立了考虑环境税的火电机组经济负荷分配问题的数学模型,根据环境税按污染物排放量多少的征收方式提出了一个假设,即假设在机组运行时排放量与成本成二次函数关系和在机组启停机过程时排放量和成本成指数关系,并基于这个假设对新模型进行简化处理。使用lingo软件,通过简单的仿真计算,得出了环境税在火电机组优化调度中对效率低、污染严重和效率高、污染小的两类机组影响较小;反之,对其他类型机组影响较大。     

火电机组经济负荷分配中环境税的影响

环境税作为火力发电厂成本的重要部分,越来越受到关注.为了了解经济负荷分配中环境税对火电机组负荷分配的影响,建立了考虑环境税的火电机组经济负荷分配问题的数学模型,根据环境税按污染物排放量多少的征收方式提出了一个假设,即假设在机组运行时排放量与成本成二次函数关系和在机组启停机过程时排放量和成本成指数关系,并基于这个假设对新模型进行简化处理.使用lingo软件,通过简单的仿真计算,得出了环境税在火电机组优化调度中对效率低、污染严重和效率高、污染小的两类机组影响较小;反之,对其他类型机组影响较大.     

东北区域火电机组分级深度调峰经济效益分析

东北区域火电机组占比较高,随着风电等可再生能源大规模并网,电网对火电机组调峰的需求增加。火电机组参与分级深度调峰过程中,运行参数偏离设计值,会导致供电煤耗上升,成本增加。针对东北区域分级深度调峰市场规则,分析分级深度调峰政策、火电机组深度调峰能力与火电机组调峰发电成本。以某超临界350 MW机组为例,分析不同负荷下成本与补偿及煤价对调峰收益的影响,提出东北区域火电机组分级深度调峰最佳经济策略。     

风电对电力系统运行的价值分析

从电力系统运行的角度，提出了基于随机模拟技术的定量分析计算风力发电对电力系统运行的价值的方法。定性地描述了风电并网引起的电力系统运行方式的变化和由此带来的发电变动情况。根据常规火电机组的边际发电成本曲线，分析了风电价值的构成。指出了风电价值与风电场所在地风资源特性、风电机组技术参数、风电负荷在电力系统负荷中所占比例以及配合风电运行的火电机组的耗量特性有关，给出院计算风电价值和灵敏度分析的数值实例。文中的概念性分析方法也适用于复杂电力系统。     

计及备用容量及考虑禁止区间的含风-蓄电力系统经济调度

风电出力具有随机性和反调峰性,接入电网后会对其稳定运行产生负面影响。抽水蓄能电站能够依据负荷需求储存多余风能或释放电能,平抑风电出力波动,减少弃风量。由于火电厂组件的物理限制,发电机在其运行区间的某些范围内会使轴承振动放大。因此应该在含风-蓄系统的电力系统经济调度模型中,设置火电机组出力的禁止区间。通过最小日负荷率和备用容量率对给定的负荷等级进行划分,确定抽水蓄能电站的运行状态;建立解决风-蓄系统接入含禁止区间电力系统的经济调度问题的0-1混合整数非线性规划模型,该模型中设置含有禁止区间的备用容量约束,采用matlab编写BNB20函数对6火电机组、1风场和1抽水蓄电站系统进行仿真,研究禁止区间和备用容量对经济调度的影响,仿真结果证明了该方法行之有效。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

计及环境成本的火电机组供电成本研究

由于我国排污总量收费制度的实施，火电机组的排污费用和燃料成本成为机组变动成本的一部分。在分析火电厂污染物排放的基础上，建立了包括排污收费环境成本在内的火电机组单位发电量成本模型，计算了特定情形下我国常见各类火电机组的计及环境成本的单位供电成本，并对燃料中硫和氮的质量分数变化对各类火电机组单位供电成本的影响进行了敏感性分析；分析了现行环保制度下各类机组存在供电成本差距的原因及应采取的对策。该研究对于正确理解各类火电机组的供电成本，促进环境保护和我国火电机组的竞价上网具有积极意义。     

基于BP神经网络的火电机组实时负荷裕度计算

基于BP神经网络给出了计算火电机组实时最大可调负荷的方法,该方法可通过对近期机组制粉系统出力、锅炉受热面温度、主蒸汽压力、给水流量、汽轮机振动及辅机性能等相关运行参数的分析,得到机组实时可调最大负荷。根据机组不同时段最大可调负荷与同时段机组运行参数的相关性,计算得到的机组负荷裕度不仅可以指导机组的优化运行,而且可使电网及时调整各机组负荷。     

计及离散出力特征的火电机群固有运行灵活性评价方法

考虑到未来一段时期传统火电机组依旧是主要的灵活性供给源,文章提出一种充分反映现有火电机群固有运行灵活性的定量评价方法。固有运行灵活性为火电机群自身通过爬坡或者改变开机组合来平衡负荷波动的能力,只与技术参数和负荷波动范围有关,与系统的运行方式无关。首先,在单台机组灵活调节特性的基础上,对多台机组构成的机群进行离散组合分析,获得机群层面的灵活调节参数。其次,由于开机状态的离散性,机群出力区间也是离散的,基于这一离散出力特征提出反映机群不同时间尺度的固有运行灵活性评价指标,并采用机组最小启停时间分类聚集的方法减少模型求解的计算量,形成"聚集-分段-交叉-评估"四阶段的指标求解方法。最后,模型的有效性和正确性通过数值算例进行验证,并对提出的评价方法进行了灵敏度分析。结果表明,火电机群固有运行灵活性与其自身的离散出力特征和承担的负荷区间有密切关系。     

数字电液控制系统在三菱700MW机组中的应用

详细介绍了三菱重工数字电液控制系统(DIASYS—UP—DEH)的负荷控制和防超速的保护功能,简单介绍了在线试验以及热应力计算功能。它的调节性能稳定可靠、保护功能完善,在珠海电厂700MW火电机组上取得了成功的应用,对大型火电机组DEH的设计和运行具有一定的参考价值。     

计及系统可靠性的机组组合优化运行

考虑火电厂的煤耗特性和启停特性,结合负荷误差的随机性以及停电引起的补偿成本等,以火电厂运行成本、启动耗量成本及停电时电力公司所需支付的补偿成本三者构成的综合成本最小为目的建立优化调度模型。针对一个含6台火电机组的系统进行仿真计算,确定合理开机数量和机组出力组合;提出以系统实时容量和实时负荷之间的关系作为电力系统可靠性的判断依据,对不同机组组合情况下系统运行的可靠性进行分析。算例结果表明,本文建立的考虑电力系统运行可靠性的火电机组组合优化模型,能在降低电力系统运行综合成本的同时,通过可靠性分析找到保证系统安全可靠的运行方式。     

大数据分析方法在厂级负荷分配中的应用

传统厂级负荷优化分配以火电机组煤耗曲线为依据,以供电煤耗率最低为目标。考虑到火电机组结构日益复杂,多变的边界条件和运行工况加剧了机组能耗特性的不确定性,给厂级负荷优化分配带来新问题。该文基于火电机组的海量运行数据,引入大数据分析方法,通过模糊粗糙集计算方法提高数据处理的效率,利用决策相关函数评价能耗决策的置信度,获得机组不同边界和运行工况下的能耗特性。将得到的机组供电煤耗率作为厂级负荷动态规划的依据,进而预测负荷优化分配的节煤潜力。结果表明,基于大数据分析方法的厂级负荷分配可有效降低火电厂的供电煤耗率,对火电机组的节能发电调度具有参考意义。     

煤质自适应的火电机组AGC控制仿真与应用

针对国内不少火电机组燃用煤的煤质较差,提出了一种火电机组AGC控制的煤质自适应方法,解决因煤质变化后机组AGC的控制指标不能满足电网的负荷变化要求,同时提高了机组在投用AGC后运行的稳定性。文中又提供了一种建立火电机组协调控制被控对象模型的方法,通过现场机组的运行数据辨识了模型参数,并建立了AGC控制的煤质自适应方案与协调控制对象的闭环仿真回路,进行了机组运行时常见的主要扰动及负荷变动的仿真试验,并提供了运行机组实际控制效果的数据分析。     

改进等微增率算法求解火电负荷分配问题的实用化研究与应用

结合贵州电网实际,分析讨论了等微增率算法应用求解火电机组负荷分配时可能碰到的实际问题,提出了融入火电机组发电排序表的机组组合策略与等微增率准则相结合的算法。该方法以火电机组发电排序表为基础,通过机组组合策略确定参与优化计算的机组组合方案,然后利用等微增率准则分配火电负荷。贵州电网自从2008年进入节能发电调度试点运行,一直到2009年正式运行以来,很好地验证了所提出的算法,结果显示该算法很好地解决了传统等微增率法在实际应用中所碰到的问题,同时也说明该方法是一种切实可行的负荷分配算法。     

基于双层优化的火电机组容量规划

随着现有火电机组的老化和社会用电负荷的持续增长,火力发电公司亟须制定合适的火电容量扩展规划来适应未来负荷用电需求。针对此问题,以火电机组投资成本和运行成本为上层优化目标,以现有和未来投建的火电机组运行成本为下层优化目标,建立了基于双层优化的火电机组容量扩展规划模型,并提出了基于原对偶理论的求解方法。以某发电厂为例,在Cplex中编程仿真,验证了所提双层模型的有效性和可行性。     

抽水蓄能-火电调峰优化对污染物处理成本影响分析

受经济下行影响,火电平均负荷率不断刷低,调峰能耗随之陡增。对抽水蓄能与火电机组联合调峰对污染物处理成本影响定性分析,建立了考虑污染物处理成本的抽水蓄能与火电机组联合调峰优化模型,依据混合整数规划原理,对仿真计算模型进行了求解。结果表明：一个日调峰周期内,抽水蓄能与火电机组两班制联合调峰运行可有效降低脱硝、脱硫、烟尘处理成本以及碳排放成本和发电总成本,与低负荷调峰方式相比,可有效解决因脱硝系统入口温度过低而退出运行的问题,故对其成本影响更加明显,证明了在充分考虑污染物处理成本的前提下,抽水蓄能与火电两班制联合调峰方式可有效解决当前火电机组调峰能耗较高的问题,验证了所建模型及方法的合理性和实用性以及区域系统调峰期污染物超低排放的可达性。     

基于改进粒子群的风电-火电-蓄热电锅炉联合优化调度

蓄热式电锅炉是增加风电-火电系统弃风消纳的重要手段,但是当前风电成本仍高于火电成本,风电消纳和降低蓄热式电锅炉用能成本存在矛盾,考虑多方效益,合理优化风电、火电机组及蓄热式电锅炉的出力,对于降低用能成本、提高风电消纳具有重要意义。文章建立了考虑多目标的含风电、火电机组和蓄热式电锅炉的优化调度数学模型,通过采用偏小型隶属函数将以风电、火电机组运行成本最低和弃风量最小的多目标函数转化为单目标函数,在满足各部分约束条件下求取隶属度最佳的风电、火电机组出力。进一步,提出一种改进的粒子群算法,对上述模型求解。该算法可以跳出局部最优解,具有较快的收敛速度和较高的计算精度。最后,基于某电网的实际数据进行仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

风蓄火联合运行电力系统动态经济优化调度

针对风电的波动性和反调峰特性,为减少火电系统调峰压力,考虑到抽水蓄能机组启停迅速、工况转化灵活等良好的运行特性,建立风电-抽水蓄能电站-火电站联合调度模型。以充分利用清洁能源、降低系统运行成本和火电机组平稳运行为目标建立多目标优化调度模型,充分发挥抽水蓄能机组在电力系统中的调节作用。以避免系统容量冗余、避免火电机组频繁启停和低负荷运行为原则,确定火电机组调度台数。利用引入maxmin函数和ε支配的改进多目标粒子群算法对模型进行求解。通过算例分析,研究抽水蓄能机组的运行效益及联合调度时抽水蓄能机组的调度运行规律和各类机组间的配合运行特点,计算结果表明模型能够为充分利用风电提供良好的调度运行策略,具有一定的实用性。     

吉林热电厂200MW汽轮机组调峰经济性试验

针对吉林热电厂200MW机组的调峰经济性试验进行了计算及分析,指出汽轮机组在160MW至120MW负荷区间采用滑压运行方式的经济性优于定压运行,可降低热耗率1.03％～1.26％,为省内大型火电机组的调峰经济运行提供了参考数据。