李正瓊 胡英軍

【摘要】燃煤電廠是重要的耗能領(lǐng)域，發(fā)電過程中不僅消耗大量能源，同時對生態(tài)環(huán)境造成污染，在能源與環(huán)境的雙重危機下，如何實現(xiàn)燃煤電廠發(fā)電及輸電過程的節(jié)能減排已經(jīng)成為全社會共同需要思考的問題。本文主要對燃煤電廠發(fā)輸電側(cè)節(jié)能減排優(yōu)化系統(tǒng)進行概述，并分析了具體計算方法。

【關(guān)鍵詞】燃煤電廠；發(fā)輸電側(cè)；節(jié)能減排；優(yōu)化措施

前言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)τ秒娏刻岢隽烁咭螅S著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，節(jié)能減排已經(jīng)成為全社會的共識，這些都對燃煤電廠提出了新要求。一方面要滿足社會各界的用電需求，另一方面要做到節(jié)能減排，降低能源消耗以及環(huán)境污染，實現(xiàn)我國電力事業(yè)的進一步發(fā)展。

1.燃煤電廠發(fā)輸電側(cè)節(jié)能減排優(yōu)化系統(tǒng)簡述

1.1兩級計算方法分析

當前我國大多數(shù)燃煤電廠在進行能耗計算時，都采用一級計算方法，數(shù)據(jù)采集軟件在計算過程中發(fā)揮重要作用，在這類軟件的作用下，服務器會自動采集機組運行參數(shù)，對于試驗數(shù)據(jù)等特殊參數(shù)，則需要人工輸入，根據(jù)這些數(shù)據(jù)對機組性能進行判斷，實現(xiàn)機組的優(yōu)化運行。這一過程受到很多因素的影響，尤其是計算方法的差異不利于電力的統(tǒng)一調(diào)度，這對于節(jié)能減排來說是非常不利的。為了解決這一問題，人們提出了兩級計算方法，將各電廠計算服務器設置為子站，數(shù)據(jù)采集的過程中，需要將各個子站機組信息完整、準確的傳輸?shù)椒掌髦?，根?jù)這些數(shù)據(jù)計算出線損率以及節(jié)能減排指數(shù)等關(guān)鍵信息，對機組負荷進行優(yōu)化配置，對電力進行統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)節(jié)能減排目標[1]。

1.2以兩級計算方法為基礎的發(fā)輸電側(cè)節(jié)能減排優(yōu)化系統(tǒng)

首先要建立一個電網(wǎng)中調(diào)計算主站，其將各個子站的數(shù)據(jù)綜合起來，得到相關(guān)評價指標，如耗煤量以及節(jié)能減排指數(shù)等，實現(xiàn)電力的優(yōu)化調(diào)度。除此之外，還可以改變以往的負荷控制方法，不直接控制機組，而是對全廠開展負荷調(diào)度。這樣就實現(xiàn)了負荷優(yōu)化軟件與負荷指令的有效銜接，對機組資源進行優(yōu)化配置，不僅可以節(jié)約大量煤資源，同時可以降低會環(huán)境的污染，響應國家的節(jié)能減排號召。

2.發(fā)輸電側(cè)節(jié)能減排優(yōu)化系統(tǒng)的研究

2.1節(jié)能減排指數(shù)的修正

兩級計算方法的應用最大的特征就是不僅要計算發(fā)輸電側(cè)的節(jié)能減排指數(shù)，同時要根據(jù)電網(wǎng)負荷的變化對機組進行優(yōu)化配置，這就需要對煤耗進行修正。實踐證明，要得到最佳的機組分配方案，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，就必須獲取一個精確的耗煤特性曲線，要求曲線能夠準確反映出機組實時耗能情況。而煤耗本身又受到很多因素的影響，除了系統(tǒng)運行方式以及工作人員水平以外，還與運行環(huán)境有直接關(guān)系，而這些因素又不是一成不變的，就是說燃煤發(fā)輸電側(cè)的耗能特征隨時處于變化之中嗎，因此要求系統(tǒng)做到對耗煤特性的實時更新，這樣才能精確反應機組當前的運行狀況，保證優(yōu)化方案的合理性。

為了達到上述要求，一方面要對歷史數(shù)據(jù)進行分析，另一方面要收集并計算實時數(shù)據(jù)，根據(jù)計算結(jié)果來確定各個子站機組中的各項熱力學指標，得到子站以及總站的能耗曲線。采用修正方法對曲線進行修正，并根據(jù)數(shù)據(jù)變化適時更新曲線。由于機組負荷發(fā)生變化以后，煤耗也會隨之變化，選擇不同的優(yōu)化方法，需要使用不同的煤耗曲線，曲線擬合一般有三種形式，一是線性擬合，這種方式精度不高，在進行線性規(guī)劃算法的負荷分配時適合使用這種方法；二是雙曲線擬合，這種方式比較適合負荷分配模型的建立；三是二次多項式擬合，這種方法的精度較高，如果對擬合精度有特殊要求，可以使用這種方法。

2.2機組負荷優(yōu)化分配

2.2.1分配原則 電網(wǎng)企業(yè)在開展電力調(diào)度工作時，一般都比較關(guān)注兩個問題，一是安全性，二是穩(wěn)定性。社會用電需求也受到多種因素影響，除了季節(jié)和天氣因素意外，還與時段有直接關(guān)系，這就導致用電需求變化的不穩(wěn)定性，無法保證發(fā)電機組完全完按照設計運行，負荷變化明顯時，谷峰差值就會明顯加大，機組運行效率就會下降，主要體現(xiàn)在兩方面，一是經(jīng)濟層面，二是環(huán)保層面。除此之外，機組損耗也會加大，使用壽命降低。為了解決上述問題，需要對廠級負荷進行優(yōu)化分配，一方面，要保證機組可以滿足供電和輸電要求；另一方面，在滿足供電及輸電量的前提下，還要考慮另外兩個因素，一是穩(wěn)定性，要盡量提升供輸電的穩(wěn)定性，二是經(jīng)濟性，盡量提高電廠盈利能力。這就要求工作人員根據(jù)實際情況對負荷進行合理調(diào)節(jié)，將這些負荷合理分配到各個機組中，滿足上述要求。

2.2.2等微增率原理及其應用 機組負荷優(yōu)化分配過程中經(jīng)常會用到等微增率原理，具體如下：首先需要構(gòu)件一個數(shù)學模型，在構(gòu)件該模型的過程中，要先假設所有參與運行的機組給定，且機組的煤耗連續(xù)可微、微增率曲線連續(xù)可微，然后開展數(shù)學推導。這里假設系統(tǒng)中有m臺機組，耗煤總量用P表示，得出以下兩個公式：

P=P1+P2+…+PN= （1）

Pi=pi（Mi） （i=1，2，……n） （2）

公式中，pi表示第i臺機組的耗煤特性，Mi表示第i臺機組出力情況，根據(jù)這些公式列出相關(guān)矩陣，再根據(jù)變分學原理開展推導和計算。一般情況下，機組負荷上升，耗煤率就會隨之增加，二者之間表現(xiàn)出一種單調(diào)遞增的關(guān)系，這是得到最后負荷分配方案的重要前提。其次是方程求解，如果采用二次多項式擬合，最終可能得到上凸曲線，也可能得到下凸曲線，如果曲線二次項系數(shù)為負值，則為上凸函數(shù)，目標函數(shù)矩陣為非正定，如果選擇這種擬合方法，選擇優(yōu)化算法時最好選擇那些對曲線不高的選擇，優(yōu)化算法最好選擇那些對曲線沒有過多要求的，如果這種擬合方法無法滿足實際需要，可以嘗試使用雙曲線擬合方法。分配負荷時應用等微增率原理體現(xiàn)出一定的局限性，這是因為其對耗能特性曲線有較高要求，如果所取極值無法滿足實際需要，最終就有可能得到劣質(zhì)解，為了避免這一問題，修正過程中可以做一些近似處理。

總結(jié)

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源危機以及環(huán)境危機進一步加劇，而社會各個領(lǐng)域?qū)﹄娔艿男枨髤s有增無減，為了解決這種矛盾，燃煤電廠的發(fā)輸電側(cè)節(jié)能減排系統(tǒng)的優(yōu)化設計已經(jīng)成為一種必然趨勢。本文闡述了兩級計算方法，并研究了以兩級計算方法為基礎的發(fā)輸電側(cè)節(jié)能減排優(yōu)化系統(tǒng)，提出了節(jié)能減排指數(shù)的修正方法以及機組負荷優(yōu)化分配，旨在為燃煤電廠發(fā)輸電側(cè)的節(jié)能減排優(yōu)化設計提供參考。

參考文獻

[1]王志軒，潘荔.我國燃煤電廠“十二五”大氣污染物控制規(guī)劃的思考[J].環(huán)境工程技術(shù)學報，2011，10（12）01：63-71.