基于机组出力及变负荷速率的火力发电煤耗量计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于火力发电节能技术领域，尤其设及一种基于机组出力及变负荷速率的 火力发电煤耗量计算方法。
【背景技术】
[0002] 电力生产所消耗的能源在我国能源总消耗中占的比重很大，而就目前而言我国的 能源结构主要还是W煤炭为主，如何在保证可靠供电和电能质量的前提下，最大限度的节 约煤炭的消耗，成为目前火力发电节能领域的研究重点，而如何能更加精确方便的计算火 力发电煤耗量则是解决煤炭节约问题的技术前提。一般的电力系统中发电煤耗量的计算通 常采用关于机组出力的二次函数模型，其数学表达式为
[0003] F任）=aP2+bP+c。 （1)对火电机组而言，上式是基于机组稳态运行工况下的煤 耗率与出力水平之间的关系建立的。近年来逐渐得到关注的一些火电机组快速变负荷控制 技术，例如通过冷凝水流量调节实现锅炉内蒸汽蓄热利用等，可W使机组的变负荷能力在 30秒左右的短时间内得到较大幅度的提升，有助于使火电出力更好地平抑风电等可再生新 能源的出力波动，提高电力系统调度运行的经济性与环保性。然而，对冷凝水进行调节需要 水累的额外做功，由此会造成机组煤耗率上升。因此，当考虑通过蓄热利用实现机组快速变 负荷时，发电煤耗量不仅与当前出力水平有关，还与出力水平的变化速率有关，而出力变化 速率对发电煤耗量的影响无法用现有方法即（1)式计算。
【发明内容】
[0004] 针对目前现有发电煤耗量计算方法无法解决火电机组采用快速变负荷控制技术 用于平抑风电等可再生新能源的出力波动所带来的复杂计算问题，本发明提出了一种基于 机组出力及变负荷速率的火力发电煤耗量计算方法，包括：
[0005] 步骤1、在机组出力水平上下限的范围[Pmi。，PmJ内选取若干不同的机组出力水平 Pi，…，P。…，P。，i= 1，…，n，单位为MW，采集在每个出力水平Pi下所对应的机组正常运行 状态下的正常煤耗率bi，单位为g/kWh，采集机组在单位时间内通过快速变负荷控制所能达 到的最大出力Pi,max和最小出力PW及分别所对应的最大出力煤耗率和最小出力煤 耗率br;
[0006] 步骤2、计算机组在不同出力水平下单位时间内通过快速变负荷控制所能达到的 最大向上变负荷速率和最大向下变负荷速率，单位为MW/min;当出力水平为Pi时，最大向 上变负荷速率为
[0007] 巧靈-C)/' (2)
[000引最大向下变负荷速率为
[0009] A,7=巧醒-巧A (3)
[0010] 式中，t为单位时间，取分钟；
[0011] 步骤3、设机组在正常运行状态下，最大向上变负荷速率A+和最大向下变负荷速 率为与出力水平无关的常数，当机组变负荷速率位于[A-，A+]区间内时，其煤耗率与 正常运行状态下相同，则计算机组在单位时间段内每个出力水平Pi分别在正常运行、最大 向上变负荷运行和最大向下变负荷运行状态下的发电煤耗量，其中正常运行状态下的发电 煤耗量为
[0012] F(P。A+) =F(P。A-) =biPJ) (4)
[0013] 最大向上变负荷运行状态下的发电煤耗量为
[0014] F(/^,A,)=h.Pp (5)
[0015] 最大向下变负荷运行状态下的发电煤耗量为
[0016] F巧梯二b：Pp (6)
[0017] 式中，D为单位时间段的时间长度，单位为小时；
[001引步骤4、针对步骤3中每个出力水平Pi得到的四个发电煤耗量数据点F(P。A+)，F化，A-)，F化，Ai+)和F化，Ai-)，由于i=l，…，n，贝IJ得至IJ总共4n个发电煤耗量数据点， 拟合得到机组发电煤耗量的二元计算函数F(P，A);
[0019] 步骤5、将步骤2中得到的机组在不同出力水平下的最大向上变负荷速率和最大 向下变负荷速率拟合得到机组的最大向上变负荷速率与出力水平之间的函数关系A+(巧 W及机组的最大向下变负荷速率与出力水平之间的函数关系任）；则得到机组发电煤耗 量的二元计算函数F(P，A)的定义域为；
[0020] Pm化《P《Pmax,A-(巧《A《A+ (巧（7)
[002U 式中，P为机组出力，A为机组变负荷速率；
[0022] 步骤6、根据建立的机组发电煤耗量的二元计算函数F(P，A)计算火力发电煤耗 量。
[0023] 所述方法得到的发电煤耗量的二元计算函数作为优化目标进行经济调度，能够利 用火电机组的变负荷能力平抑可再生能源的出力波动，包括风力发电、光伏发电，W提高可 再生能源利用率并降低总发电煤耗量。
[0024] 本发明的有益效果在于；提出一种与机组出力水平和变负荷速率两个变量相关的 新的发电煤耗量计算方法，在电力系统经济调度中采用该发电煤耗量计算方法时，可W使 调度方案更好地利用火电机组的变负荷能力平抑风电等可再生能源的出力波动，提高可再 生能源利用率并降低总发电煤耗量。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明提出的方法流程图；
[0026] 图2是某600丽火电机组最大向上变负荷速率函数；
[0027] 图3是某600MW火电机组最大向下变负荷速率函数；
[002引 图4某600丽火电机组二元发电煤耗量函数曲面；
[0029] 图5是3节点电网图；
[0030] 图6是3节点电网的风电出力曲线图；
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图，对实施例作详细说明。
[0032]W拟合一台600MW机组的二元发电煤耗量计算函数为例，该机组的出力上下限分 别为600丽和270丽，正常运行状态下最大向上变负荷速率是3MW/min，向下变负荷速率 是-6MW/min。具体步骤如图1所示，包括；
[003引 （1)数据收集。选取7个出力水平，分别计算机组在该些出力水平下在1分钟内通 过快速变负荷控制所能达到的最大和最小出力水平，如表1中第1、2列所示；分别计算机组 在正常运行状态、最大向上和最大向下变负荷运行状态下的煤耗率，如表2中第1、3、5列所 /J、- 0
[0034] 表1.某600MW机组最大向上和向下变负荷速率
[0035]
[003引 （2)变负荷速率计算。利用（2)、（3)式，分别计算机组在各出力水平下的最大向 上和向下变负荷速率，如表1中的第3、4列所示；
[0039] (3)发电煤耗量计算。取单位时间段时间长度D=Imin=l/60h，利用（4)、巧）、 (6)式，分别计算机组在各出力水平下的正常运行状态下、最大向上和最大向下变负荷运行 时的发电煤耗量，如表2中的第2、4、6列所不；
[0040] (4)发电煤耗量计算函数拟合。选取函数形式为二元二次型，针对7个出力水平下 的28个数据点，拟合得到二元发电煤耗量函数为
[0041]
[0042] 其相关指数R2为0.999。