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节能发电调度模式下火力发电单元的月度电能计划编制方法(1)

北极星电力网技术频道    作者:张慧琦,常永吉,唐大勇,王松岩,陈骞,李志刚,王玉奇,于继来   2012/3/30 16:34:31   

  所属频道:  火力发电    关键词:  电力网络 节能减排 火力发电单元

中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号: 1674—3415(2011)04·0084-06

0引言

建设“资源节约型、环境友好型川lJ社会的总体战略,迫切要求对现行发电调度方式进行改革。为此,国务院颁布了《节能发电调度办法(试行)》12J,要求降低能源消耗,减少污染物排放。

目前,作为电能计划重要组成部分的月度电能计划,传统方法基本上采取平均分配发电量及利用基金项目:国家自然科学基金资助项目(50877014)小时数的模式【3】,相对简单和粗略,与节能减排发电调度不相适应。因此,应合理改进发电调度模式,积极促进节能、环保、经济调度的实施【5】。

根据《节能发电调度办法(试行)》规定:“同类型火力发电机组按照能耗水平由低到高排序,节能优先;·能耗水平相同时,按照污染物排放水平由低到高排序”。根据此办法,省级电网的主要机组发电序位大致为:(I)风电单元;(II)水电单元;(III)按“以热定电”方式运行的燃煤热电联产机组;(IV)非供热火电机组。

结合我国目前许多省份的实际电源结构分布情况,对月度电能计划制定问题,可依据上述发电序位,首先将第(I)、(II)、(III)类发电单元列入组合方案,而第(Ⅳ)类非供热火力发电单元具体组合方案则需要结合机组能耗和污染物排放水平以及该类单元计划电能总空间等信息确定。由此可见,第(IV)类非供热火电机组实际上充当了边际类机组集合的角色,它们成为制定月度电能计划的主要对象【6-9】。其中,文献【7-9】的三种方法能够适应不同应用侧重的需求:综合耗量优化法【7】可考虑月度电量波动特性及其对综合耗量非线性的影响;综合成本加权法【8】可在负荷率偏差调整约束范围内、根据多指标综合加权的结果对相关发电单元/机组的月度电能交易计划进行适当调整;负荷率偏差法【9】可在负荷率偏差调整约束范围内、根据多指标综合排序结果对部分发电单元/机组的月度电能交易计划进行适当调整。文献【7-9】的方法是介于传统方法与节能调度方法之间的一种折中和过渡,凡是未关停的直调机组均能获得相当比重的电能计划指标,其执行节能减排调度的力度不够彻底,有待改进。

基于上述分析,本文研究了节能发电调度模式下如何模拟制定非供热火力发电单元月度电能计划的方法,在综合考虑煤耗和污染物排放水平的条件下,给出了非供热火电单元月度电能计划组合方案和具体形成月度电能计划的计算方法,并将该方法计算结果与传统方法计算结果进行了对比分析,以侧重考察对系统相关因素的影响。

1 非供热火电单元组合方案与月度电能总空间分解方法

1.1有关电能空间之间的相互关系

设非供热火电单元集合待制定计划月份的发电口径电能总空间为阢它需要依据机组能耗和污染物排放水平等信息,分解到各个非供热火电单元。其中,哪些非供热火力发电单元参与矽的分解决定了最终的组合与计划方案。组合方案与计划值可以在一个过程中同时完成。

设可能参与形分解的非供热火力发电单元总数为Ⅳ,第i单元最终分解的电能子空间为彤,它们满足如式(1)关系:

对W1等于0的单元,表示其未能进入月度电能计划组合方案。

当求得Wi后,随后的工作就是将其分解到计划月份的某一天中。设分解到第d天(设计划月份共有D天)的电能值为Wi(d),则其满足关系:

式(3)表示所有非供热火电单元某日的电能分解值之和应等于该日的此类发电单元集合的总发电空间形W(d),它由该日的负荷系数乘以形得到。

上面阐述了非供热火电单元集合发电口径月度电能总空间、各单元电能子空间及其每日的分解值之间的关系。接下来重点分析如何进行分解以及如何确定组合方案的问题。

1.2组合方案与月度电能总空间的分解

将月度电能总空间形分解到各单元的具体步骤如下:

a)非供热火电单元能耗与排放指标的分档与单元组合优先级的确定

设第i个单元单位电能煤耗平均水平为嘶ai1,g/KWH,单位电能污染物排放综合治理成本为ai2,元/kWh,单位电能上网电价为Pir,元/kWh。

依据《节能发电调度办法(试行)》:“同类型火力发电机组按照能耗水平由低到高排序,节能优先;能耗水平相同时,按照污染物排放水平由低到高排序”。对月度电能计划,可以参照上述精神执行。

对所有非供热火电单元,依据磁。的最大和最小值,进行单位电能煤耗平均水平分档处理;类似地,依据锄的最大和最小值,进行单位电能污染物排放综合治理成本分档处理。具体分档数量如下:

式中:a1step为单位电能煤耗平均水平分档间距,g/kWh;a2step为单位电能污染物排放综合治理成本分档间距,元/kWh:a1max、a1min分别为单位电能煤耗平均水平的最大和最小值,g/kWh,a2max、a2min分别为单位电能污染物排放综合治理成本的最大和最小值,元/KWH。

由式(4)和式(5)可知,当

a1min+(k1-1)a1step≤ai1

时(k1=1~Ma1)),该单元单位电能煤耗平均水平被归到第k1档;当

a 2min+(k2-1)a2step≤ai2

时(k2=1~Ma2),该单元单位电能污染物排放综合治理成本被归到第k2档。

于是,非供热火电单元被组合的优先级次序按如下方式确定:

按照单位电能煤耗平均水平档次数值由小到大排序,小者优先;单位嗲能煤耗平均水平档次相同时,按照单位电能污染物排放的综合治理成本档次数值由小到大排序,也是小者优先。于是N个非供热火电单元就被赋予了不同的组合优先等级,即为Kpri∈【1,N】。

b)组合优先级高的单元(Kpri数值低者)的月度电能子空间的确定

设优先级处于低1~Kpr的单元以及正式进入组合方案,且其月度电能子空间也已经求得,接下来就要决定优先级等于Kpr+1的单元是否进入组合方案?如果正式进入组合方案,其月度电能子空间又应该是多少?

设优先级等于Kpr+1的单元原先的单元序号为i,则其是否被组合以及月度电能子空间结果由下述关系确定:

其中

式中:△W为优先级处于第1~Kpr单元承担电能计划后剩余的发电空间,万KWH;Ci为第i个非供热火电单元装机容量,万KW;Cmi(d)为第i个非供热火电单元计划月份第d天的检修容量,万KW;tmi(d)为第i个非供热火电单元计划月份第d天检修容量对一个的检修小时数,h;pi为第i个非供热火电单元相对于额定容量的负载率。

可以通过整定不同的pi,对节能减排发电调度的力度进行动态调整。在过渡期,为防止高性能机组占有了过多的电能计划空间、导致给其他相对低性能机组所剩余的电能计划空间较小的问题,可以根据具体情况将pi整定得略低些;经过一段时间后,pr可以随着节能减排发电调度力度的不断提高而逐步增加,例如600MW大机组的pi最终可以提高到0.9或0.95左右,以便充分发挥高性能大机组的节能减排优势。

至此,就求得了依照《节能发电调度办法(试行)》而获得的各非供热火电单元月度电能子空间(等于0值为没能进入组合方案)。因此,上述过程同时完成了组合方案和月度电能子空间形成两件事情。

2非供热火电单元月度电能计划编制方法

在第1节求得各单元月度电能子空间Wi后,接下来就要具体计算计划月份各单元的月度电能计划值。

设最终纳入月度电能计划组合方案的非供热火力发电单元集合为Ω,它包含的单元数≤N。各单元月度电能计划值的计算过程如下:

首先根据各单元某日实际可用满容量发电量占Ω集合中总的可用满容量发电量的比重折算出第i个单元第d天的计划初值:

该式结果满足第d天Ω集合中所有单元计划值之和等于形W(d)约束。

然后利用上述结果及Wi约束再按如下方式修正计划值:

只要各单元满足形约束,Ω集合自然就满足形约束。

由于由式(12)计算的结果,可能又不满足W(d)约束,故需要再次修正:

因此,利用式(12)和式(13)交替迭代若干次,就可以得到同时满足W(d)和W约束的解。

至此,就求得了力集合中所有单元计划月份的具体计划值(分解到所在月份的每一天)。

来源:电力系统保护与控制
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