[發明專利]一種基于多因素的汽輪機組最佳初壓全局尋優方法

有效

• 申請號: 201210555914.5
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102998122A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 萬忠海;李海山;陳林國;魯錦;陳文;晏濤;吳楊輝;王小波;劉專;汪飛
• 申請（專利權）人: 江西省電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

技術領域

本發明涉及一種多因素的汽輪機組最佳初壓全局尋優方法，屬汽輪發電機機組運行技術領域。

背景技術

由于電力需求峰谷差距，使得汽輪發電機組長期處于調峰運行狀態。部分負荷下汽輪機運行方式的選擇直接關系到機組的熱經濟性與安全性。國內外學者對汽輪機變壓運行特性做了很多研究，普遍采用多工況點離散比較和耗差分析相結合的分析方法，得出機組最優運行方式。

常規汽輪機最優初壓試驗方法，通常采用在幾個基準負荷下,對每個負荷點選定若干不同的主汽壓力以及高壓調門開度對應關系,通過比較不同工況下的機組熱耗的差異,以機組熱耗率最小為原則來選取機組最優變壓運行曲線的方法。該方法有諸多缺陷，仍有進一步提高的空間：

（1）試驗結果不確定度較大：

現行機組協調系統在投產時普遍內置了制造廠推薦的變壓運行曲線，雖然制造廠的相關理論計算與機組實際運行特性存在一定程度的不匹配，但一部分負荷點的機組熱耗和最優應達值僅相差10～50kJ/(kW.h)，數額相差非常小。GB8117--2008《電站汽輪機熱力性能試驗驗收規程》給出的大型凝汽式汽輪機高準確度試驗的不確定度為0.3%，美國機械工程師協會ASME?PTC6-2004《汽輪機性能試驗規程》給出的全面性汽輪機熱力性能試驗的不確定度為0.25%。倘若按現有汽輪機組平均熱耗8000kJ/(kW.h)計，那么，即便是依據最嚴苛的ASME性能試驗規程完成性能試驗，試驗的結果（兩次平行工況測試的平均值）也有20?kJ/(kW.h)的不確定度，相當于供電煤耗0.8?g/(kW.h)。而實際上，現場汽輪機性能試驗受限于熱力系統邊界條件的復雜多變性以及試驗儀表精度的影響，往往不具備ASME性能試驗規程所要求的試驗條件，其試驗結果的誤差范圍遠超過20?kJ/(kW.h)。因此，在當前試驗精度以及熱力系統邊界條件下，難以分辨小偏差壓力下的熱經濟性差異，即實踐中按常規汽輪機最優初壓試驗方法難以找到所謂的機組效率最優“壓力點”。因此，為提高不同工況下機組熱耗的差異，加大選定壓力點之間的間隔成為除時間與成本因素之外的迫不得已的選擇。

常規汽輪機最優初壓試驗方法普遍采用多工況點“絕對值”離散比較的形式，就試驗本身而言，存在以下幾方面的不足：①受時間和成本約束，“待比較”工況點通常3～5個，因此，不同工況間的機組初壓數值跨度較大；同時，“待比較”工況點的選擇缺乏充分的依據，人為因素影響較大，存在易漏失機組效率最優點的的缺陷；②僅依賴于多個樣本工況的試驗結果的“絕對值”的比較，受試驗結果不確定度較大的影響，難以準確地說明機組效率的差異；③所提出的耗差分析方法理論依據不充分，忽視熱力參數之間的耦合性，分析結果與實際存在一定偏差；④即便一部分試驗根據汽輪機原理，基于可行滑壓區間內的閥點紅利，有針對性地開展尋優；但閥點取決于配汽機構的流量特性和重疊度的合理設置，所謂“閥點”處并非均有紅利。

（2）優化目標單一，缺乏實踐指導意義：

通常的“最優初壓”僅片面考慮機組效率的最大化，未兼顧機組調峰運行中的一次調頻特性以及背壓特性等其他因素和目標，因此，試驗得出的最優初壓運行曲線不能滿足機組實際調峰運行的需要，甚至影響電網安全。進一步而言，常規汽輪機最優初壓試驗方法受熱力系統邊界條件的復雜性以及試驗儀表精度的影響，難以通過多工況點下不確定度較大的試驗結果得到不同初壓下汽輪機組的熱經濟性變化趨勢，因此，該方法也無法實現機組經濟特性與一次調頻特性等其他多因素的融合決策。

發明內容

本發明的目的是，為了解決常規汽輪機最優初壓多工況點離散比較試驗方法不確定度較大以及片面考慮電站經濟性忽視電網安全性的不足，本發明提供一種基于多因素的汽輪機組最佳初壓全局尋優方法。

本發明的技術方案是，通過建立汽輪機變壓運行耗差定量計算模型，依據全局變壓優化試驗得出汽輪機組在不同調峰工況下的可行滑壓區間內的經濟特性變化趨勢，然后與機組一次調頻特性、背壓特性等其他目標參數相融合，得到基于多因素的汽輪機組最佳運行初壓，以適應電站現場實際運行所需，達到電站經濟性與電網安全性的兼顧實現。