一种基于煤电经济性最优的冷端优化方法和系统与流程

1.本发明属于燃煤机组节能降耗技术领域，具体涉及一种基于煤电经济性最优的冷端优化方法和系统。


背景技术：

2.在煤电发电系统中，当前情况下运行的机组偏离额定负荷运行时间较长，且机组调峰频繁，所以机组冷端运行也偏离设计工况较远，如果不能精细化调整冷端运行，将会导致冷端辅机功耗上升。冷端优化对于当前机组运行方式下显得尤为重要，但传统的冷端优化主要考虑的是微增出力最大为寻优原则。最佳运行背压是以机组功率、冷却水进口温度和冷却水流量为变量的目标函数，在量值上为机组功率的增量与循环水泵耗功增量之差最大时的凝汽器压力。随着煤价的进一步升高，且机组上网采用竞价上网的方式，利用微增出力最大为寻优原则已经不够准确。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于煤电经济性最优的冷端优化方法和系统，以解决现有的微增出力原则难以作为冷端优化的最终目标，冷端辅机功耗上升的问题。
4.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.一种基于煤电经济性最优的冷端优化方法，
6.采集机组的不同负荷下的发电煤耗、冷却水进口温度和冷却水流量；
7.通过机组功率、冷却水进口温度和冷却水进口流量确定机组背压；通过机组背压和机组负荷确定机组的微增出力；通过冷却水流量确定机组的循环水泵耗功；建立以机组的微增出力、循环水泵耗功、发电煤耗、标煤单价以及上网电价为自变量，以煤电经济性最优为应变量，建立函数关系；
8.确定煤电经济性最优的循环水泵运行方式。
9.本发明的进一步改进在于：
10.优选的，所述机组的不同负荷包括40％tha、50％tha、60％tha、70％tha、80％tha、90％tha及100％tha。
11.优选的，所述机组背压的计算公式为：
12.pk＝f2(n,t,w)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
13.式中：t
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
冷却水进口温度，℃；
14.w
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
冷却水流量，m3/s。
15.优选的，所述微增出力的计算公式为：
16.δn
t
＝f1(n,pk)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
17.式中：δn
t
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
机组微增出力，kw；
18.n
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
机组负荷，kw；
19.pk‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
机组背压，kpa。
20.优选的，所述冷却水流量和循环水泵耗功的关系为：
21.n
p
＝f3(w)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
22.式中：n
p
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
循环水泵耗功，kw；
23.w
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
冷却水流量，m3/s。
24.优选的，所述函数关系为：
25.f(n,t,w)＝δn
t
*b*e-n
p
*f
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
26.式中：b
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
发电煤耗，g/kwh；
27.e
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
标煤单价，元；
28.f
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
上网电价，元。
29.优选的，所述循环水泵包括多个循环水泵。
30.优选的，所述循环水泵运行方式为循环泵的运行数量，以及每一个循环水泵的运行开度。
31.优选的，所述循环水泵运行方式包括双泵高速、三高一低、一高一低、两机三泵、两高一低、单泵高速和单泵低速。
32.一种基于煤电经济性最优的冷端优化系统，包括：
33.采集单元，用于采集机组的不同负荷下的发电煤耗、冷却水进口温度和冷却水流量；
34.函数单元，用于通过机组功率、冷却水进口温度和冷却水进口流量确定机组背压；通过机组背压和机组负荷确定机组的微增出力；通过冷却水流量确定机组的循环水泵耗功；建立以机组的微增出力、循环水泵耗功、发电煤耗、标煤单价以及上网电价为自变量，以煤电经济性最优为应变量，建立函数关系；
35.运行单元，用于确定煤电经济性最优的循环水泵运行方式。
36.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
37.本发明公开了一种基于煤电经济性最优的冷端优化方法，由于机组循环水量和机组背压相互影响，为了获得机组运行的最佳背压，采取机组的微增出力最大为寻优原则。最佳运行背压是以机组功率、冷却水进口温度和冷却水流量为变量的目标函数，在量值上为机组功率的增量与循环水泵耗功增量之差最大时的凝汽器压力。随着煤价的进一步升高，且机组上网采用竞价上网的方式，利用微增出力最大为寻优原则已经不够准确。本发明为了能更好的指导机组经济运行，考虑采用煤电经济性最佳作为优化原则，既考虑了微增出力的电经济性，又包含了煤耗及煤价对机组影响的煤经济性，还有循环水泵功耗变化带来的用电成本。首先是进行机组的冷端性能试验，掌握机组凝汽器的相关性能，然后进行凝汽器变工况性能计算，计算不同水温下机组的背压。通过背压对应的负荷修正系数乘以当前机组的运行负荷可计算出机组的微增出力，该系数通过汽轮机厂家给出的背压对应负荷的修正曲线可以计算出来。获得的微增出力乘以发电煤耗，然后再乘以标煤单价，就能得到微增出力增加带来的节煤收益，因为增加的这部分微增出力不能多上网，只能按发电总量不变，微增出力这部分不用增加耗煤来获得，所以增加微增出力带来了节煤效益。最后用节煤收益减去增加循环水泵的耗功带来的用电成本，这样就获得了机组的煤电经济性，煤电经济性差值最大为最优的运行方式。
38.本发明还公开了一种基于煤电经济性最优的冷端优化系统，包括三个单元，采集单元、函数单元和运行单元，该系统既考虑了微增出力的电经济性，又包含了煤耗及煤价对机组影响的煤经济性，还有循环水泵功耗变化带来的用电成本。通过凝汽器变工况计算，得出不同负荷、不同循环水泵及不同循环水流量下的机组煤电经济性，煤电经济性最大为此时循环水泵的最佳运行方式。
附图说明
39.图1为本发明的系统结构图；
40.其中：1、循环水泵前池；2、循环水泵；3、汽轮机；4、凝汽器。
具体实施方式
41.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
42.本发明的目的在于提出一种基于煤电经济性最优的冷端优化方法，既考虑了微增出力的电经济性，又包含了煤耗及煤价对机组影响的煤经济性，还有循环水泵功耗变化带来的用电成本。通过凝汽器变工况计算，得出不同负荷、不同循环水泵及不同循环水流量下的机组煤电经济性，煤电经济性最大为此时循环水泵的最佳运行方式。
43.附图1为本发明的系统示意，结合图1进一步详细说明。
44.首先进行机组凝汽器性能试验，在接近凝汽器设计水温的季节进行试验，选择典型的负荷点作为试验工况点，机组40％tha、50％tha、60％tha、70％tha、80％tha、90％tha及100％tha负荷作为7个典型工况点，在这几个工况点下，把不同的循环水量和不同的循环水泵耗功测量出来，并在此条件下进行凝汽器性能试验，计算不同负荷下的清洁系数。然后进行凝汽器的变工况计算，得出不同水温、不同流量及不同机组负荷下的机组背压，最后按下列公式进行优化计算。
45.具体的，包括以下步骤：
46.步骤1，凝汽器变工况特性
47.在不同的机组负荷下，可以得到每一种机组负荷下，当前冷却水进口温度下，凝汽器压力与冷却水流量的关系；当冷却水进口温度改变时，获得凝汽器压力pk与冷却水流量w的关系：
48.pk＝f2(n,t,w)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
49.式中：t
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
冷却水进口温度，℃；
50.n
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
机组负荷，kw；
51.w
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
冷却水流量，m3/s。
52.通过上述过程，能够获得不同的机组负荷下，在对应不同的冷却水进口温度时，机组背压与冷却水流量的每一个关系曲线。
53.步骤2，微增出力与机组背压的关系
54.通过凝汽器性能试验，得出机组在不同负荷下，机组的微增出力与机组背压的关系：
55.δn
t
＝f1(n,pk)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
56.式中：δn
t
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
机组微增出力，kw；
57.n
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
机组负荷，kw；
58.pk‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
机组背压，kpa。
59.通过公式(2)的计算，能够获得机组在不同负荷下，机组的微增处理与机组背压的关系曲线。
60.步骤3，凝汽器冷却水流量和循环水泵耗功
61.每一个机组中设定有多个循环水泵，在不同的机组负荷下，循环水泵对应有不同的运行循环水泵运行不同方式下，得出凝汽器冷却水流量和循环水泵耗功的关系：
62.n
p
＝f3(w)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
63.式中：n
p
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
循环水泵耗功，kw。
64.通过凝汽器性能试验，得出机组在不同负荷下，机组的微增出力与机组背压的关系。
65.步骤4，煤电经济性最优计算
66.现有工艺中，在确定机组中循环水泵的运行方式时，多直接以机组功率的微增出力作为衡量标准，但是因为经济性原因，本发明在确定循环水泵的运行方式时，除了考虑运行背压，还考虑了发电煤耗、标煤单价和上网电价，建立了如下公式(3)；即：
67.f(n,t,w)＝δn
t
*b*e-n
p
*f
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
68.式中：b
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
发电煤耗，g/kwh；
69.e
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
标煤单价，元；
70.f
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
上网电价，元。
71.上述公式将机组功率、冷却水进口温度和冷却水流量为变量的目标函数，在量值上为机组煤电经济性最大时的凝汽器压力。
72.循环冷却水从循环水泵前池1进入循环水泵2加压，来到凝汽器4冷却汽轮机3的乏汽。
73.为实现上述方法，通过以下系统完成：
74.采集单元，用于采集机组的不同负荷下的发电煤耗、冷却水进口温度和冷却水流量；
75.函数单元，用于通过机组功率、冷却水进口温度和冷却水进口流量确定机组背压；通过机组背压和机组负荷确定机组的微增出力；通过冷却水流量确定机组的循环水泵耗功；建立以机组的微增出力、循环水泵耗功、发电煤耗、标煤单价以及上网电价为自变量，以煤电经济性最优为应变量，建立函数关系；
76.运行单元，用于确定煤电经济性最优的循环水泵运行方式。
77.投运效果
78.1)经过凝汽器变工况计算相同水温及不同运行方式下的机组背压，主要运行方式有方式一：双泵高速；方式二：三高一低；方式三：一高一低；方式四：两机三泵；方式五：两高一低；方式六：单泵高速；方式六：单泵低速。
79.表1不同的机组背压对应的不同功耗
[0080][0081]
2)通过背压计算不同负荷下的微增出力
[0082]
100％tha工况时，
[0083]
90％tha工况时，
[0084]
80％tha工况时，
[0085]
70％tha工况时，
[0086]
60％tha工况时，
[0087]
50％tha工况时，
[0088]
40％tha工况时，
[0089]
具体的负荷点通过线性差值进行计算。
[0090]
3)凝汽器冷却水流量和循环水泵耗功试验
[0091]
在循环水泵不同运行方式下，进入1号机组凝汽器的冷却水流量与循环水泵耗功试验结果见表1。
[0092]
表1 1号机组凝汽器冷却水流量与循环水泵耗功试验结果
[0093][0094]
4)煤电经济性最优计算
[0095]
几组的上网电价为0.385元/kwh，标煤单价785元/吨，利用公式f(n,t,w)＝δn
t
*b*e-n
p
*f可以计算出来以下结果，不同负荷下该水温对应的最佳背压及运行方式。
[0096][0097][0098]
采用一种基于煤电经济性最优的冷端优化方法，既考虑了微增出力的电经济性，又包含了煤耗及煤价对机组影响的煤经济性，还有循环水泵功耗变化带来的用电成本,获得更加准确的冷端优化方法。
[0099]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。