[发明专利]基于机组出力及变负荷速率的火力发电煤耗量计算方法

说明书

技术领域

本发明属于火力发电节能技术领域，尤其涉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

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以煤炭为主，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

F(P)＝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，可以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泵的额外做功，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

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：

步骤1、在机组出力水平上下限的范围[P_min,P_max]内选取若干不同的机组出力水平P₁,…,P_i,…,P_n，i＝1,…,n，单位为MW，采集在每个出力水平P_i下所对应的机组正常运行状态下的正常煤耗率b_i，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P_i,max和最小出力P_i,min，以及分别所对应的最大出力煤耗率b_i⁺和最小出力煤耗率b_i^-；

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P_i时，最大向上变负荷速率为

最大向下变负荷速率为

式中，t为单位时间，取分钟；

步骤3、设机组在正常运行状态下，最大向上变负荷速率Δ⁺和最大向下变负荷速率Δ^-为与出力水平无关的常数，当机组变负荷速率位于[Δ^-,Δ⁺]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P_i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

F(P_i,Δ⁺)＝F(P_i,Δ^-)＝b_iP_iD (4)

最大向上变负荷运行状态下的发电煤耗量为

最大向下变负荷运行状态下的发电煤耗量为

式中，D为单位时间段的时间长度，单位为小时；

步骤4、针对步骤3中每个出力水平P_i得到的四个发电煤耗量数据点F(P_i,Δ⁺)，F(P_i,Δ^-)，F(P_i,Δ_i⁺)和F(P_i,Δ_i^-)，由于i＝1,…,n，则得到总共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,Δ)；