[發明專利]基于機組出力及變負荷速率的火力發電煤耗量計算方法

有效

• 申請號: 201510363531.1
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104901341B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 李明揚;鄒徐歡;牛玉廣;王瑋;劉吉臻
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;G06Q50/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于火力發電節能技術領域，尤其涉及一種基于機組出力及變負荷速率的火力發電煤耗量計算方法。

背景技術

電力生產所消耗的能源在我國能源總消耗中占的比重很大，而就目前而言我國的能源結構主要還是以煤炭為主，如何在保證可靠供電和電能質量的前提下，最大限度的節約煤炭的消耗，成為目前火力發電節能領域的研究重點，而如何能更加精確方便的計算火力發電煤耗量則是解決煤炭節約問題的技術前提。一般的電力系統中發電煤耗量的計算通常采用關于機組出力的二次函數模型，其數學表達式為

F(P)＝aP²+bP+c。 (1)

對火電機組而言，上式是基于機組穩態運行工況下的煤耗率與出力水平之間的關系建立的。近年來逐漸得到關注的一些火電機組快速變負荷控制技術，例如通過冷凝水流量調節實現鍋爐內蒸汽蓄熱利用等，可以使機組的變負荷能力在30秒左右的短時間內得到較大幅度的提升，有助于使火電出力更好地平抑風電等可再生新能源的出力波動，提高電力系統調度運行的經濟性與環保性。然而，對冷凝水進行調節需要水泵的額外做功，由此會造成機組煤耗率上升。因此，當考慮通過蓄熱利用實現機組快速變負荷時，發電煤耗量不僅與當前出力水平有關，還與出力水平的變化速率有關，而出力變化速率對發電煤耗量的影響無法用現有方法即(1)式計算。

發明內容

針對目前現有發電煤耗量計算方法無法解決火電機組采用快速變負荷控制技術用于平抑風電等可再生新能源的出力波動所帶來的復雜計算問題，本發明提出了一種基于機組出力及變負荷速率的火力發電煤耗量計算方法，包括：

步驟1、在機組出力水平上下限的范圍[P_min,P_max]內選取若干不同的機組出力水平P₁,…,P_i,…,P_n，i＝1,…,n，單位為MW，采集在每個出力水平P_i下所對應的機組正常運行狀態下的正常煤耗率b_i，單位為g/kWh，采集機組在單位時間內通過快速變負荷控制所能達到的最大出力P_i,max和最小出力P_i,min，以及分別所對應的最大出力煤耗率b_i⁺和最小出力煤耗率b_i^-；

步驟2、計算機組在不同出力水平下單位時間內通過快速變負荷控制所能達到的最大向上變負荷速率和最大向下變負荷速率，單位為MW/min；當出力水平為P_i時，最大向上變負荷速率為

最大向下變負荷速率為

式中，t為單位時間，取分鐘；

步驟3、設機組在正常運行狀態下，最大向上變負荷速率Δ⁺和最大向下變負荷速率Δ^-為與出力水平無關的常數，當機組變負荷速率位于[Δ^-,Δ⁺]區間內時，其煤耗率與正常運行狀態下相同，則計算機組在單位時間段內每個出力水平P_i分別在正常運行、最大向上變負荷運行和最大向下變負荷運行狀態下的發電煤耗量，其中正常運行狀態下的發電煤耗量為

F(P_i,Δ⁺)＝F(P_i,Δ^-)＝b_iP_iD (4)

最大向上變負荷運行狀態下的發電煤耗量為

最大向下變負荷運行狀態下的發電煤耗量為

式中，D為單位時間段的時間長度，單位為小時；

步驟4、針對步驟3中每個出力水平P_i得到的四個發電煤耗量數據點F(P_i,Δ⁺)，F(P_i,Δ^-)，F(P_i,Δ_i⁺)和F(P_i,Δ_i^-)，由于i＝1,…,n，則得到總共4n個發電煤耗量數據點，擬合得到機組發電煤耗量的二元計算函數F(P,Δ)；