供热机组多元工况下能效状态基准研究

为响应国家“双碳”战略,供热机组的优化运行对于节能减排有重要意义,如何确定真实可靠的能效状态基准值是运行优化的关键所在。基于数据挖掘算法,对机组历史数据进行分析:首先,以负荷和供热流量为特征量,采用区间估计的方法进行稳态筛选;其次,针对机组供热期和纯凝期,采用等间隔分类方法对其进行工况划分;然后,对每个稳态工况内的数据,采用高斯混合模型（Gaussian mixture model,GMM）算法模型,选择出热耗率最低时的样本作为基准样本,基于基准样本进一步估计其概率密度分布,从而获得各工况下能效状态的基准区间;采用BP算法建立能效状态基准回归模型,从而建立机组多元工况下的基准值工况库。最后,选取某320 MW供热机组历史数据进行方法验证和在线实时监测。分析结果表明,该方法可以优化机组运行,达到节能减排的目标。     

抽汽供热机组滑压压力优化计算

为了获得抽汽供热机组滑压运行的压力,利用回热系统汽水矩阵方程,分析了供热抽汽流量、电负荷、背压变化时机组热力系统变工况特性;基于火电机组在纯凝工况时的定滑压运行性能试验数据、调门流量特性曲线以及背压修正曲线,提出了汽轮机在供热期间运行的滑压压力优化计算方法;以某350 MW机组为例,采用本文计算方法,对该机组纯凝工况的定滑压曲线及试验数据进行变工况计算,获得了不同电负荷、背压、供热抽汽流量下该机组的滑压压力值。结果表明:本文优化计算方法简捷、有效,具备较好的实际工程应用及推广价值。     

基于数据挖掘的燃煤机组能耗敏感性分析

燃煤机组的能耗特性是机组节能降耗的主要指标。本文采用数据挖掘技术对机组历史运行数据进行分析,利用模糊粗糙集属性约简方法对影响机组能耗特性的运行特征参数进行约简,得到最简属性集。然后采用支持向量机技术建立机组能耗敏感性分析模型,分析不同负荷工况下各运行特征参数对供电煤耗的敏感性系数,为机组实际运行优化及节能降耗提供指导。以某600 MW燃煤机组为例进行能耗敏感性分析,结果表明:基于数据挖掘的机组能耗敏感性分析模型训练样本和测试样本的精度基本在±0.04%之间,精度均小于0.50%,该模型可行有效;在不同负荷工况下,各运行特征参数对供电煤耗的敏感性系数发生变化,且无明显变化规律,在机组实际运行优化中应根据敏感性系数的变化采取相应的调控措施。     

基于热能深度梯级利用的耦合供热变工况研究

为了实现燃煤机组节能减碳,提出了基于热能深度梯级利用的热电联产机组耦合供热系统,建立了基于热分析法的热电联产机组供电和供热能耗评价模型,基于热力系统集成优化软件(thermal power integration scheme, TPIS)仿真计算了热电联产机组耦合供热系统的能耗,研究了耦合供热系统的变工况运行能耗,结果表明:不同耦合供热方式变工况运行可实现供水温度范围为44～90℃,热指数随着机组负荷升降呈现不同的变化趋势,不同耦合供热方式的机组热效率均随着600 MW亚临界湿冷机组的负荷增加而降低,均随着660 MW超临界空冷机组的负荷增加而增加,机组热效率为63%～80%。研究成果可为热电联产机组变工况运行优化和节能减碳提供技术支撑。     

基于热能深度梯级利用的耦合供热变工况研究

为了实现燃煤机组节能减碳,提出了基于热能深度梯级利用的热电联产机组耦合供热系统,建立了基于热分析法的热电联产机组供电和供热能耗评价模型,基于热力系统集成优化软件（thermal power integration scheme, TPIS）仿真计算了热电联产机组耦合供热系统的能耗,研究了耦合供热系统的变工况运行能耗,结果表明：不同耦合供热方式变工况运行可实现供水温度范围为44~90℃,热指数随着机组负荷升降呈现不同的变化趋势,不同耦合供热方式的机组热效率均随着600 MW亚临界湿冷机组的负荷增加而降低,均随着660 MW超临界空冷机组的负荷增加而增加,机组热效率为63%~80%。研究成果可为热电联产机组变工况运行优化和节能减碳提供技术支撑。     

320 MW机组低压缸零出力性能分析及应用研究

低压缸零出力技术可有效提升机组供热能力和调峰能力。针对某320 MW供热机组,采用Ebsilon软件计算分析了低压缸零出力方式供热性能,结果表明,采用低压缸零出力方式供热,机组最大供热抽汽量提升97%,在250 MW供热负荷下,供电煤耗可降低61 g/（kW·h）;试验研究了机组低压缸零出力方式供热能力工况,实测得出,机组最大供热负荷可达到476 MW,最小电负荷可降至79.5 MW;基于上一年度供热期运行数据,对低压缸零出力方式供热的经济性进行了分析,结果显示,采用低压缸零出力方式供热可节约标准煤5 581 t。     

机组在线运行优化系统及实时目标工况的确定

介绍了机组在线运行优化系统的体系结构、数据流程和功能模块,提出了机组运行目标工况的定义和实现方案。采用基于趋势提取的检测方法对机组历史运行工况数据库进行稳态判定,将运行不可控因素作为约束条件运用K-均值法将机组稳定运行工况聚类到不同的工况簇中,以机组供电煤耗作为评价基准对各工况簇中的工况进行寻优,将各工况簇中的运行最优工况组合起来作为训练样本,建立起机组运行目标工况的神经网络模型,在进行实例验证后对模型进行分析讨论。实际应用表明,模型能够及时跟踪机组的运行特性变化,实时确定机组目标工况,对于提高机组经济运行水平具有现实意义。     

大数据挖据技术在燃煤电站机组能耗分析中的应用研究

燃煤电站机组的能耗分析对机组节能降耗有重要意义。针对此问题,该文引入大数据挖掘技术,以模糊粗糙集属性约简方法为基础,通过Canopy算法对K-means算法改进,并实现改进K-means聚类算法在Hadoop平台上的并行化计算,形成满足海量数据挖掘工作的新算法。以某600MW燃煤电站机组为研究对象,采用新算法挖掘典型负荷工况下影响供电煤耗的可控运行参数的基准值,最后,以支持向量机技术为基础,分析不同负荷工况下各运行参数对供电煤耗的敏感性系数。结果表明:新算法满足机组最优工况下基准值的确定,节能降耗效果良好,不同负荷工况下各运行参数对供电煤耗的敏感性系数不同,在实际运行中不同负荷应根据敏感性采取相对应的调节措施。     

热电联产机组在深度调峰模式下的负荷智能分配

本文提出一种新的不同供热负荷、发电负荷下的供热煤耗率和发电煤耗率的计算方法,并据此拟合出不同供热负荷下,随发电负荷变化的供热煤耗率曲线、供电煤耗率曲线以及最大发电功率和最小发电功率,利用拉格朗日插值法得到机组在可行域内随发电负荷和供热负荷变化的供热、发电煤耗率曲面。然后结合当地的深度调峰政策、燃料成本和热电售价等,准确计算出热电联产机组的实时成本和利润。最后基于自适应遗传算法找出在给定供热负荷的条件下使得2台机组总利润最大的发电负荷分配方式。本文方法既能给出热电联产企业实时成本和利润,又能给出机组当前调峰时期较优的负荷分配方式,从而指导运行决策人员做出更合理的运行策略。     

自动发电控制下的火电厂厂级负荷优化分配

为适应目前我国电网的调度模式,提出在自动发电控制(AGC)指令变动下的厂级负荷优化分配方法。以一个具有5台机组、总装机容量为1 200 MW的火电厂为运行单元,对其运行数据进行经济性计算,实时拟合出各机组煤耗特性曲线,建立在AGC指令下,厂级负荷优化分配的数学模型,并采用微粒群算法来解决动态负荷优化分配问题。最后给出了该电厂在满足不同的AGC指令下,非AGC机组进行负荷优化分配的供电煤耗率结果。计算结果表明,采用这种分配模型,可使全厂供电煤耗率减少0.2~0.4 g/(kW×h)。     

质–量并行调节下直接空冷高背压供热机组弹性运行与优化

直接空冷高背压供热是适应复杂环境条件,降低火力发电煤耗和减少污染排放的有效途径。该文考虑环境因素对机组供热负荷与冷端释热特性的影响,基于工程方程求解器和Ebsilon平台建立了直接空冷高背压供热机组的冷端传热和供热特性模型,根据外界环境和机组安全性等边界条件分析了机组在不同热负荷和电负荷要求下的弹性运行边界,得到了不同电负荷时的供热系统变工况运行特性;以热网质–量并行调节为基础,通过优化后的空冷岛运行方式,得到了典型工况的冷端能耗特性;以汽轮机背压为特征参数,供电煤耗率为衡量指标,从热电联产整体系统节能角度为直接空冷高背供热机组弹性运行能力评价,机组余热高效利用及全工况优化提供参考。     

130MW循环流化床机组煤耗系数的变负荷特性

为了减轻机组实时计算的负担,引入耗差系数.利用等效焓降方法建立数学模型,以130 MW循环流化床机组为实例,计算出一些重要参数在不同运行工况下的耗差系数,进而拟合出煤耗系数的变负荷特性曲线.结果表明各参数的煤耗系数具有变负荷特性.通过对煤耗系数变负荷特性的研究,对机组实时计算具有重要意义.     

基于大数据的燃煤机组供电煤耗特性分析

燃煤发电机组供电煤耗的高低是衡量机组节能降耗水平的主要指标。本文利用大数据分析技术对机组能耗相关历史数据进行分析,采用反向传播(BP)神经网络对不同负荷区间分别建立供电煤耗特性分析模型,计算各个负荷工况区间内各运行可控参数对供电煤耗的影响评价因子即敏感性系数,以及不同负荷区间内模型预测能力。结果表明:基于BP神经网络的供电煤耗特性分析模型的训练和预测精度均在±0.6%范围内,模型计算精度较高;各运行可控参数在不同负荷区间内对供电煤耗的影响存在差异,但具有一定规律;在实际运行中应重点调整敏感性系数大的特征参数。     

莱芜超超临界1000 MW二次再热机组在线运行性能指标分析及优化

基于华能莱芜发电有限公司超超临界1 000 MW二次再热机组的优化系统平台,通过对实时计算的性能指标进行历史数据统计分析,得到与机组性能指标相关联的主要指标,即锅炉效率、汽轮机热耗率与发电机功率的关系曲线,从而了解机组的运行水平,并与性能考核试验结果进行对比,发现计算结果具有较高的匹配性;采用工况寻优模块得到机组最佳的性能运行曲线,对相同负荷下不同运行工况数据进行对比分析。结果表明:通过常规的运行调整可进一步挖掘机组节能潜力,预计可进一步节约煤耗3.99~4.59 g/(k W·h),这对二次再热机组优化运行具有重要的指导意义。     

煤基超临界二氧化碳热电联产机组调峰能力研究

为了探索开发一种全新的高效灵活的煤基热电联产机组,本文从超临界二氧化碳布雷顿循环入手,基于FORTRAN平台开发出300 MW煤基超临界二氧化碳热电联产机组的计算程序,并通过该程序对该机组能源利用效率和调峰能力进行了计算和分析。结果表明:设计工况下,该机组供电煤耗为140.5 g/(k W·h),供热煤耗为37.1 kg/GJ,能源利用效率高达90.2%;供热负荷越低的工况,供电煤耗和能源利用效率受供电负荷调节的影响越敏感;在任意供热条件下,该机组供电负荷均可以在0~100%的范围内任意调节,不存在最小凝汽流量和锅炉最低稳燃负荷的限制,热电完全解耦。     

煤耗在线性能试验系统在超临界600MW机组的应用

利用煤耗在线性能试验系统从厂级监控信息系统(SIS)的镜像数据库中采集数据,计算机组在300MW负荷以上各个工况的煤耗,经过拟合得到机组实测的煤耗曲线、燃煤量曲线和微増率曲线。据此,以开封火电厂超临界2×600MW机组为例,以发电费用为目标函数进行机组负荷优化分配计算,指导机组经济运行。     

300MW直接空冷供热机组冬季优化运行

为了保证300 MW直接空冷供热机组在冬季运行的安全防冻,提高空冷供热机组的运行经济性,分别在冬季相同电、热负荷,不同环境温度下和不同电、热负荷,相同环境温度下对某电厂2×300 MW直接空冷供热机组风机不同运行方式进行了优化试验。分析了各工况下风机群冬季运行频率、电流、耗功关系,电、热负荷与排汽背压、风机耗功关系,低背压下机组电、热负荷与排汽量、热耗的关系等。对不同负荷下机组运行的防冻回暖提出了控制机组进汽量和供热抽汽量范围、保持较多排风机投入和频率相同且低频运行、投入逆流风机回暖等建议。机组经冬季优化运行后,排汽背压下降了3 kPa,供电煤耗平均下降了3 g/kWh,年经济效益增加192.7万元。     

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。     

330MW机组采暖抽汽对发电热经济性的影响分析

汽轮机中低压联通管抽汽是一种非常普遍的热电联产生产方式,抽汽参数合理性对机组经济运行有本质影响。以某330MW机组为例,采用Ebsilon软件分别模拟计算不同电负荷、不同抽汽压力和不同抽汽流量工况下机组运行状态,分析热耗特性、调压临界特性、能耗临界特性,并和试验数据对比。结果表明:汽轮机中低压联通管抽汽存在一条能耗临界曲线。机组在该曲线左侧运行时,采暖工况热耗高于纯凝工况,供热反而引起机组整体煤耗增大,导致电厂生产亏煤;在该曲线右侧运行时,采暖工况热耗低于纯凝工况,供热可以提高机组热经济性。因此,有些梯级利用项目造成节流调压损失增加,反而引起能耗升高。建议热电机组采暖供热改造后,通过试验和计算方式,合理规划各台机组间供热汽量及汽源参数。     

直接空冷供热机组基于主蒸汽流量滑压优化仿真研究

直接空冷供热机组运行中,机组背压和采暖抽汽量均会对机组负荷产生扰动。传统的滑压曲线以机组热耗率最优为目标,得到机组负荷与主汽压力的对应关系。直接空冷供热机组纯凝工况的滑压曲线无法准确指导机组供热及背压偏离设计值时的机组滑压运行。利用EBSILON软件对300MW直接空冷抽凝机组不同工况进行仿真计算,得到基于主汽流量的滑压优化曲线,能够满足机组不同工况下的滑压需求,确保机组低负荷工况下经济性。