火电厂全厂负荷优化控制系统

摘要

本论文分析和研究的问题是：一个有n台火力发电机组的企业，每台机组要求运行在一定的负荷范围内，在一个给定的全厂负荷（发电量）或变负荷要求下，如何分配各台机组的负荷，使全厂的发电成本最低。 传统的全厂负荷经济分配是以机组在稳态工况下得到的煤耗特性为基础得出的全厂最优的分配结果，这种分配策略在自动发电控制(简称AGC)方式下，电网有频繁变负荷要求时是否还能实现全厂负荷的最优分配？另外实施全厂负荷控制如何保证负荷的调节性能？为此本论文提出建立一套全厂负荷优化控制来解决AGC方式下的全厂负荷最优分配和实时控制难题，这是本论文的难点、重点和创新点。 全厂负荷优化控制系统根据电网调度的全厂负荷指令调节全厂负荷，使全厂的负荷及时满足电网要求，保证机组运行在允许的负荷范围内和安全的工况下，合理地调配各台机组的负荷调节任务，降低机组的负荷调节频度，提高机组的稳定性，延长主、辅机组设备的寿命，经济分配各台机组的负荷，降低全厂的供电煤耗。 机组在变负荷过程中，相对稳态工况其效率会下降、寿命消耗和设备磨损会增加，为了准确地衡量变负荷产生的发电成本，本论文引入了机组变负荷成本的概念，对其进行了较为深入的分析和研究，提出了一些计算机组变负荷成本方法，它与机组的煤耗成本合成机组发电的总成本。 全厂负荷优化分配以全厂发电总成本（煤耗成本与变负荷成本之和）最小为目标来分配机组的变负荷任务。本论文通过优化分配与经济分配比较，论证了小幅度频繁的AGC变负荷时，优化分配安排部分机组承担变负荷任务更能降低全厂的发电成本。本论文还研究了如何求解优化分配，并提出了一些提高优化分配计算效率的方法。 本论文研究了如何实施全厂负荷实时控制，如何消除因负荷分配计算产生的变负荷响应延迟，使全厂负荷的调节性能满足电网的要求。研究了各种功能的实施平台，如何与机组控制系统接口构成一完整可靠的全厂负荷控制系统。 本论文分析了火力发电机组的主要可变成本-煤耗特性，提出了以”货币”为单位计算煤耗成本的概念。详细介绍了应用最小二乘法，拟合机组煤耗成本对负荷特性的方法。以机组煤耗特性为基础，建立经济分配的数学模型，详细论述以全厂供电煤耗（或可变发电成本）最低为目标的传统经济分配方法，着重介绍了应用动态规划法求解经济分配的方法。 本论文介绍了具体的项目实施情况，以及产生的实际效果。根据统计和分析，对于一个有四台300MW机组的电厂，全厂的平均供电煤耗降低2 克左右，变负荷频度降低到原来40％左右，有效地降低了机组的寿命消耗和设备磨损。