火电机组节能发电调度系统研究(一)系统概述

　　节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下[1],按照节能、经济的原则,优先调度可再生发电资源,按机组能耗和污染物排放水平,依次调用化石类发电资源,最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。具体说就是:同类型火力发电机组按照能耗水平由低到高排序,节能机组优先发电;能耗水平相同的机组,按照污染物排放水平由低到高排序发电。

　　节能发电调度的目的是做到单位电能生产中考虑网损后的能耗和污染物排放最少;经济调度的目的是全网发电成本最小;“十一五”计划中[2]的电力市场的目的是通过市场价格机制达到资源配置效率,从而达到全社会福利最大化。目前,对三者的实施可能带来何种影响的讨论比较多[3~7]。在电力市场目的暂时不可达的情况下,节能调度显示出较高的现实意义。

　　1　数学模型

　　节能发电调度要求首先根据负荷预测和发电机组实际运行情况[1],确定年、季、月机组发电组合基础方案。然后按照排序表和发电组合基础方案,并根据电力日负荷预测和机组的实际发电能力、电网运行方式,综合考虑安全约束、机组起停损耗等各种因素,确定次日机组发电组合的方案。次日机组发电组合是节能发电调度中需要重点解决的问题之一,其模型建立为:

　　模型中没有将污染物排放量折合为煤耗成本,而是在调度中如果出现边际机组煤耗相同的情况,再按照污染物排放水平由低到高对边际机组进行发电排序。

　　2　问题探讨

　　(1)节能发电调度需要电网调度部门尽量避免中间人工干预而得到发电厂及机组的煤耗与污染物排放基础数据。目前有3种从发电厂采集数据的方式,一是重新加装测点,二是从发电厂DCS和脱硫系统读取数据,三是从其它信息系统(如火电厂厂级监控信息系统(SIS))读取数据。第1种方式实施难度大,第3种方式无法避免人工干预。第2种方式需要通过DCS专用接口机通过标准OPC及UDP通信协议直接采集机组性能数据,人工干预DCS的可能性相对较小,所以是比较可行的方式。

　　(2)发电厂实时性能计算,理论上需要实时获得煤质数据。但是,煤质数据的实时测量仪器存在投入成本大,含辐射源等问题,所以实时煤样和灰渣样的检测结果均采用每天人工录入的方式。如果煤质稳定,则发电厂化验取样煤质较准确,灰渣可燃物取当天的平均值,可代表飞灰状况。软测量[11~13]方法是在不同的负荷、不同煤种下,采集一些主要的运行参数,如主蒸汽流量、主蒸汽压力、炉膛中心温度、出口排烟温度、烟气含氧量、一次风量、二次风量、给粉机总转速、排烟温度等多个反映锅炉运行工况和操作条件的运行变量,对煤种和灰渣可燃物进行间接的测量。手工输入与软测量的方式是目前比较可行的方式,其中手工输入需要第三方权威机构进行抽检与监测。