一种水电厂机组最佳出力的优化方法与流程

本发明涉及一种水电厂机组最佳出力的优化方法，属于水电厂机组优化调控领域。

背景技术：

在水力发电系统中，对机组出力调节控制的优劣直接关系到电站的生产运营情况。目前，水电远程集控中心监控系统或水电厂监控系统，对机组的出力调节主要通过人为参与，当水头在逐渐变化的过程中，只能凭借经验预测机组当前可以承受多大的负荷运行，没有一个可以参考的指标，更无法直观观察机组在当前水头的允许出力标准。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水电厂机组最佳出力的优化方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种水电厂机组最佳出力的优化方法，包括，

额定水头数据采集：采集机组额定水头下，满负荷出力对应的最大导叶开度；

小于额定水头数据采集：采集小于机组额定水头下，导叶达到最大开度时的机组出力；

根据额定水头数据以及小于额定水头数据，拟合机组标准出力方程；

利用发电机标准出力方程，计算当前水头下机组的标准出力，绘制标准出力曲线；

根据标准出力曲线设定当前水头机组出力的上下限；

将当前水头机组实际出力曲线与标准出力曲线比较，判断机组是否处于最优出力状态；如果不处于最优出力状态，在上下限的范围内，通过调节机组出力，对机组进行优化，以最接近标准出力曲线时的机组出力为最优机组出力。

采集额定水头数据时，采集不同时段的多个最大导叶开度，取平均值。

采集小于额定水头数据时，每个水头下采集多个机组出力，取平均值。

机组标准出力方程为，

其中，p为当前水头h下机组标准出力，p0为机组额定出力，k为出力系数，hx为空载水头，h0为额定水头。

当h＜h0时，采用算术平均算法确定k和hx，具体如下，

根据两点确定一条直线，将采集的(h1,p1),(h0,p0)；(h2,p2),(h0,p0)；…；(hn,pn),(h0,p0)拟合出条n直线，其中，p1为水头h1下机组出力，p2为水头h2下机组出力，pn为水头hn下机组出力，h1、h2、…、hn均小于h0；

根据n直线分别计算出各自的出力系数和空载水头，然后取n个出力系数的平均值得到k，取n个空载水头的平均值得到hx。

利用发电机标准出力方程，计算当前水头下机组的标准出力，依时间绘制标准出力曲线。

本发明所达到的有益效果：本发明将当前水头机组标准出力曲线作为机组负荷调节的参考标准，可直观观察当前机组出力状态，通过实时调节机组出力，使其达到最佳状态，为机组优化调度，降本增效提供依据，并可作为机组出力效率的生产管理指标。

附图说明

图1为机组水头特性曲线。

图2为机组运转综合特性曲线。

图3为本发明的方法流程图。

图4为机组标准出力曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

机组水头特性曲线是表示机组出力与水头的关系曲线，如图1所示，根据机组水头特性曲线可知机组出力与水头呈正相关，各导叶开度下的曲线从相应空载水头点开始引出，近似直线关系，导叶开度越大，其直线相对越陡。结合机组运转综合特性曲线，如图2所示，水头较高时，机组出力较大，此时出力受电机容量限制，其限制线是一条竖直线；水头较低时，机组出力较小，即使调整导叶开度，出力也不一定达到额定值，此时出力受最大导叶开度下的出力水头关系直线限制。将不同水头下机组出力上限作为标准出力，机组实际出力越接近标准出力，则机组发电效率越高。

根据上述分析，具体方案如图3所示，一种水电厂机组最佳出力的优化方法，包括以下步骤：

步骤1，额定水头数据采集：采集机组额定水头下，满负荷出力对应的最大导叶开度。

为了尽可能减少数据误差，保证采集数据准确性，对机组额定水头下满负荷出力对应最大导叶开度，采集不同时段的多个最大导叶开度(至少为10个)，取平均值。

步骤2，小于额定水头数据采集：采集小于机组额定水头下，导叶达到最大开度时的机组出力。

与额定水头数据采集类似，对小于机组额定水头下导叶达到最大开度时的机组出力，每个水头下采集多个机组出力，取平均值。

步骤3，根据额定水头数据以及小于额定水头数据，拟合机组标准出力方程。

机组标准出力方程为：

其中，p为当前水头h下机组标准出力，p0为机组额定出力，k为出力系数，hx为空载水头，h0为额定水头。

当h＜h0时，采用算术平均算法确定k和hx，具体如下：

s1，根据两点确定一条直线，将采集的(h1,p1),(h0,p0)；(h2,p2),(h0,p0)；…；(hn,pn),(h0,p0)拟合出条n直线，其中，p1为水头h1下机组出力，p2为水头h2下机组出力，pn为水头hn下机组出力，h1、h2、…、hn均小于h0；

s2，根据n直线分别计算出各自的出力系数和空载水头，然后取n个出力系数的平均值得到k，取n个空载水头的平均值得到hx。

步骤4，利用发电机标准出力方程，计算当前水头下机组的标准出力，依时间绘制标准出力曲线，如图4所示。

步骤5，根据标准出力曲线设定当前水头机组出力的上下限。

步骤6将当前水头机组实际出力曲线与标准出力曲线比较，判断机组是否处于最优出力状态；如果不处于最优出力状态，在上下限的范围内，通过调节机组出力，对机组进行优化，以最接近标准出力曲线时的机组出力为最优机组出力。

上述方法将当前水头机组标准出力曲线作为机组负荷调节的参考标准，可直观观察当前机组出力状态，通过实时调节机组出力，使其达到最佳状态，为机组优化调度，降本增效提供依据，并可作为机组出力效率的生产管理指标。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种水电厂机组最佳出力的优化方法，该方法是基于对水电厂标准出力曲线的研究而得出的。将当前水头机组标准出力曲线作为机组负荷调节的参考标准，可直观观察当前机组出力状态，通过实时调节机组出力，使其达到最佳状态，为机组优化调度，降本增效提供依据，并可作为机组出力效率的生产管理指标。

技术研发人员：庞敏;于文革;李朝新;李维;韩兵;伍志;李泽宏;戴建炜;左天才;贺亚山;郑丁午;王鑫;李金阳;吴昕明;钮月磊;高满香;张超;夏安宇;李光钦;宋万礼;曾体健
受保护的技术使用者：南京河海南自水电自动化有限公司;中国华电集团公司;贵州黔源电力股份有限公司;贵州乌江水电开发有限责任公司
技术研发日：2017.05.31
技术公布日：2017.09.22