一种基于安全裕量的火力发电机组运行安全性能评价方法与流程

本发明涉及火力发电技术领域，具体是一种基于安全裕量的火力发电机组运行安全性能评价方法。

背景技术

随着我国电力工业和国民经济可持续发展的需要，特高压电网正在逐步建成，风电、太阳能、核电等清洁能源大规模接入，火电装机容量严重过剩，电网调峰能力不足，火电机组参与调峰的深度和长度都将大大增加。长时间的低负荷运行、快速频繁的高低负荷切换，都给机组的安全运行带来了困难。因此如何对机组的运行安全性能进行监测、评估及排序需要一套科学、合理的方法。

通常火电机组运行安全的评价，单纯基于各参数与报警值的接近程度，越接近报警值则越不安全。这种方法仅适用于单个参数的安全性评价，对于多个参数，则不能全面量化反应机组的安全情况。例如，一台机组有多个参数距离报警值都还有很大裕量，但有一个参数已经十分接近报警值，另一台机组的所有参数都很接近报警值，这种情况下传统方法很难对两者的安全性作出客观评价。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明引入安全裕量维度的概念，每个关键参数都可以对应一个安全裕量值，还可以进一步得到机组的总裕量值，以此对机组进行排序可以实现对火力发电机组运行安全性能的全面客观的评价。

本发明的技术方案是：一种基于安全裕量的火力发电机组运行安全性能评价方法，其特征是，包括以下步骤：

1)确定能反映机组运行安全性能的参数；

2)根据各参数的特性确定其安全裕量的计算方法；

3)根据设定公式计算各参数的安全裕量；

4)计算机组的总安全裕量。

优选的，步骤1)确定的能反映机组运行安全性能的参数为：选取过热汽温、再热汽温、过热蒸汽压力、再热蒸汽压力、scr入口烟温和炉膛负压共6个参数作为安全性能评价的6个维度。

其中步骤2)根据各参数的特性确定其安全裕量的计算方法为：

2-1)过热汽温

(报警值-10℃)≤过热汽温≤报警值时，本维度安全裕量a1：

过热汽温<(报警值-10℃)时，a1＝1；

过热汽温>报警值时，a1＝0；

2-2)再热汽温：计算方法与过热汽温相同；

2-3)过热蒸汽压力

(报警值-0.5mpa)≤过热蒸汽压力≤报警值时，本维度安全裕量a3：

过热蒸汽压力<(报警值-0.5mpa)时，a3＝1；

过热蒸汽压力>报警值时，a3＝0。

2-4)再热蒸汽压力

(报警值-0.2mpa)≤再热蒸汽压力≤报警值时，本维度安全裕量a4：

再热蒸汽压力<(报警值-0.2mpa)时，a4＝1；

再热蒸汽压力>报警值时，a4＝0；

2-5)scr入口烟温

(高温报警值-5℃)≤烟气温度≤高温报警值时，本维度安全裕量a5：

低温报警值≤烟气温度≤(低温报警值+5℃时)，

(低温报警值+5℃)<烟气温度<(高温报警值-5℃)时，a5＝1；

烟气温度<低温报警值时，a5＝0；

烟气温度>高温报警值时，a5＝0；

2-6)炉膛负压

以2分钟内负压波动的标准差σj为判断依据，

当σj<100时，本维度安全裕量a6：

当σj≥100时，a6＝0。

其中，上述的标准差计算方法为：计算炉膛负压时的安全裕量时，在计算时刻往前取2分钟的炉膛负压值，每1秒钟一个数值，共120个数，则标准差公式如下。

式中：

pi——(120-i)秒之前该机组的炉膛负压值；

p平均——2分钟内该机组炉膛负压的平均值。

所述步骤3)计算机组的总安全裕量为：对各个维度的安全裕量的平方和求平方根，得到机组总的安全裕量并排序，总安全裕量a是各维度裕量平方和ai的平方根。

其中，过热汽温：锅炉末级过热器出口蒸汽温度(主汽温)。

其中，过热蒸汽压力：锅炉末级过热器出口蒸汽压力。

其中，再热汽温：锅炉末级再热器出口蒸汽温度(再热汽温)。

其中，再热蒸汽压力：锅炉末级再热器出口蒸汽压力。

其中，scr入口烟温：锅炉scr脱硝装置入口烟气温度。

本发明的原理如图2所示，以过热汽温、scr入口烟温和再热汽温三个维度为例，三个维度的安全裕量为总安全裕量在三个维度的坐标，总安全裕量的值为该点到原点的距离，即三个维度安全裕量的平方和的平方根。原点是各个安全指标均处于报警值(临界状态)的机组运行状态的坐标描述。安全裕量指标是实际状态与临界状态的距离远近的度量。

本发明的有益效果是：本发明首先选择反映机组运行安全性能的参数，每个关键参数对应一个安全裕量值，并进一步得到机组的总裕量值，以此对机组进行排序可以实现对火力发电机组运行安全性能的全面客观的评价，对于火力发电机组运行安全性具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的评价方法的流程图；

图2为总安全裕量物理意义示意图。

具体实施方式

下面结合应用实例，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以a、b、c三台机组为例，应用本发明的方法，得到某一时刻三台机组运行安全性能的排序，流程如图1所示，具体步骤如下所示：

1、选取过热汽温、再热汽温、过热蒸汽压力、再热蒸汽压力、scr入口烟温和炉膛负压共6个参数作为安全性能评价的6个维度；然后记录a、b、c三台机组上述各个维度的报警值和实时值，该时刻各参数数据如表1所示；

2、根据各参数的特性确定的安全裕量的计算方法，参数进入接近报警值的危险区域后开始计算安全裕量，在危险区域之外安全裕量为1，具体的各维度的计算公式如下：

(1)过热汽温

(报警值-10℃)≤过热汽温≤报警值时，本维度安全裕量a1：

过热汽温<(报警值-10℃)时，a1＝1；

过热汽温>报警值时，a1＝0。

(2)再热汽温：计算方法与过热汽温相同；

(3)过热蒸汽压力

(报警值-0.5mpa)≤过热蒸汽压力≤报警值时，本维度安全裕量a3：

过热蒸汽压力<(报警值-0.5mpa)时，a3＝1；

过热蒸汽压力>报警值时，a3＝0。

(4)再热蒸汽压力

(报警值-0.2mpa)≤再热蒸汽压力≤报警值时，本维度安全裕量a4：

再热蒸汽压力<(报警值-0.2mpa)时，a4＝1；

再热蒸汽压力>报警值时，a4＝0。

(5)scr入口烟温

(高温报警值-5℃)≤烟气温度≤高温报警值时，本维度安全裕量a5：

低温报警值≤烟气温度≤低温报警值+5℃时，

低温报警值+5℃<烟气温度<高温报警值-5℃时，a5＝1；

烟气温度<低温报警值时，a5＝0；

烟气温度>高温报警值时，a5＝0；

(6)炉膛负压

以2分钟内负压波动的标准差σj为判断依据，

当σj<100时，本维度安全裕量a6：

当σj≥100时，a6＝0。

计算炉膛负压时的安全裕量时，在计算时刻往前取2分钟的炉膛负压值，每1秒钟一个数值，共120个数，则标准差公式如下。

式中：

pi——(120-i)秒之前该机组的炉膛负压值；

p平均——2分钟内该机组炉膛负压的平均值。

3、对各个维度的安全裕量的平方和求平方根，得到机组总的安全裕量并排序，总安全裕量a是各维度裕量平方和的平方根，

根据上述计算公式及表1中的该时刻各参数数据进行计算，得到a机组、b机组和c机组三台机组各个维度的安全裕量，然后计算总的安全裕量。根据安全裕量数值得到的安全性能由好到差排序为a、b、c。

表1三台机组的总安全裕量计算表