網(wǎng)廠協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)應(yīng)用分析

楊曉東，曹 欣，王鑫明，李一鵬

(國網(wǎng)河北省電力公司，石家莊 050021)

網(wǎng)廠協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)應(yīng)用分析

楊曉東，曹 欣，王鑫明，李一鵬

(國網(wǎng)河北省電力公司，石家莊 050021)

介紹河北省南部電網(wǎng)網(wǎng)廠協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的工作機理和系統(tǒng)構(gòu)成，分析機組信息監(jiān)測與狀態(tài)評估技術(shù)、網(wǎng)廠協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略等系統(tǒng)功能特點及其實現(xiàn)，并通過實例證明該系統(tǒng)的有效性和適應(yīng)性。

調(diào)度技術(shù)；網(wǎng)廠協(xié)調(diào)優(yōu)化；能耗；節(jié)能發(fā)電調(diào)度

1 概述

近年來，我國大多數(shù)地區(qū)新建機組普遍采用直接空冷技術(shù)，并且大多承擔(dān)區(qū)域供熱任務(wù)，給電力調(diào)度運行帶來不少困難。供熱機組由于發(fā)電特性特殊，調(diào)峰能力差，而且熱、電價格倒掛現(xiàn)象嚴重，不利于電網(wǎng)經(jīng)濟運行。同時，清潔電能、節(jié)能環(huán)保等政策的實施，也對電網(wǎng)運行安全及調(diào)度模式提出了新的要求[1-4]。

當(dāng)前節(jié)能發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)的研究，主要集中在政策法規(guī)、市場交易、發(fā)電量替代補償機制等方面[5-6]，極少涉及發(fā)電機組的能耗和節(jié)能減排指標(biāo)，不足以支撐節(jié)能調(diào)度模式根本上的轉(zhuǎn)變。以下重點研究以燃煤、供熱、脫硫、空冷機組為主的節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式，通過實時監(jiān)測和綜合評價機組的能耗、排放水平等指標(biāo)，對統(tǒng)調(diào)機組運行方式進行聯(lián)合優(yōu)化調(diào)整，建立網(wǎng)廠互動、協(xié)調(diào)、優(yōu)化的節(jié)能發(fā)電調(diào)度運行模式，使電網(wǎng)運行更加安全、節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及工作機理

河北省南部電網(wǎng)網(wǎng)廠協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)以統(tǒng)調(diào)發(fā)電機組為主要研究對象，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、網(wǎng)廠兩側(cè)協(xié)調(diào)配合對機組運行狀態(tài)、性能指標(biāo)(能耗、排放、供熱等)實時監(jiān)測、在線評估，以及對機組運行方式進行聯(lián)合優(yōu)化調(diào)整。該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見圖1。整個技術(shù)支持系統(tǒng)由電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用系統(tǒng)(簡稱“主站”)及電廠側(cè)應(yīng)用系統(tǒng)(簡稱“子站”)兩部分構(gòu)成。

圖1 河北南網(wǎng)網(wǎng)廠協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意

子站系統(tǒng)包括前端服務(wù)器、隔離器和后端服務(wù)器，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析計算、數(shù)據(jù)向后端傳輸、后端接受以及數(shù)據(jù)向主站傳輸。主站系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)分析單元及分析研究系統(tǒng)。

工作機理：部署在電廠的前端數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、反向隔離裝置及數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)器組成一個工作單元，負責(zé)實時讀取機組運行信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)通信網(wǎng)將數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)绞≌{(diào)主站；主站服務(wù)器實時接收來自電廠的運行數(shù)據(jù)，經(jīng)本地軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理，完成全網(wǎng)機組信息的二次加工過程，以此來制定和實施協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略。

3 系統(tǒng)功能特點及其實現(xiàn)

系統(tǒng)主要功能特點有：機組在線信息監(jiān)測，即子站服務(wù)器負責(zé)實時監(jiān)測機組信息，經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)遠程傳輸?shù)绞≌{(diào)主站；機組狀態(tài)評估，即主站服務(wù)器對實時接收到的運行數(shù)據(jù)進行加工處理，形成機組性能綜合評價指標(biāo)；制定協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略，根據(jù)預(yù)先選定的調(diào)度運行模式進行多目標(biāo)優(yōu)化，生成下一時段的機組最優(yōu)負荷分配方案，以調(diào)度指令的形式下發(fā)、執(zhí)行。

3.1 機組在線優(yōu)化

3.1.1 機組在線信息監(jiān)測

主站需要監(jiān)測的機組實時信息包括電、熱負荷參數(shù)，抽汽參數(shù)，熱網(wǎng)參數(shù)，煤耗和能耗環(huán)保指標(biāo)等。通過對直調(diào)機組的脫硫效率、脫硫投入率、發(fā)電煤耗及運行性能指標(biāo)的監(jiān)測和排序，按照加權(quán)平均形成調(diào)度性能指數(shù)這樣的一個機組性能綜合評價指標(biāo)。

3.1.2 機組狀態(tài)評估

系統(tǒng)首先根據(jù)實時運行數(shù)據(jù)計算機組的供電煤耗、日利用小時數(shù)、日均負荷、日均發(fā)電量以及日發(fā)電標(biāo)煤總消耗量，經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合后得到機組煤耗關(guān)系曲線；其次，按照機組容量的大小設(shè)定基準(zhǔn)利用小時數(shù)(如300 MW機組設(shè)為12，600 MW設(shè)為14)，通過多步計算后，得出每個機組在實驗標(biāo)準(zhǔn)下的節(jié)煤情況，作為機組在線優(yōu)化調(diào)整的評估依據(jù)。

根據(jù)機組的當(dāng)前工況、歷史可比最優(yōu)工況進行全息診斷后，形成機組性能綜合評價指標(biāo)，以此為基礎(chǔ)進行協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。

3.2 協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度策略

3.2.1 優(yōu)化模型

全網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度策略需要兼顧安全、節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟指標(biāo)，可以認為是一個多目標(biāo)非線性規(guī)劃問題。其目標(biāo)函數(shù)為：

(1)

以上目標(biāo)函數(shù)服從以下硬性約束：

出力約束條件：Pimin≤Pi≤Pimax

(2)

式中：P為系統(tǒng)負荷；Pi為機組i出力；Pi,max、Pi,min分別為機組i的出力上、下限；dpi為爬坡速率限值。

運用動態(tài)規(guī)劃法可以求得一段時期內(nèi)(如24 h)的機組負荷最優(yōu)分配方案。

3.2.2 應(yīng)用案例

以2012年10月25日甲、乙2個電廠的4臺機組為例進行節(jié)能調(diào)度優(yōu)化計算。取αs=1，以4臺機組4月的實際發(fā)電煤耗特性為特性曲線計算當(dāng)天的發(fā)電出力優(yōu)化方案。得出了4臺機組的實際發(fā)電煤耗特性曲線，見圖2。

(a) 甲電廠1、2號機組

(b) 乙電廠3、4號機組

圖2 統(tǒng)調(diào)4臺機組實際發(fā)電煤耗特性曲線

以機組發(fā)電煤耗最低為優(yōu)化目標(biāo)對甲電廠1號、2號機組，乙電廠3號、4號機組的發(fā)電出力重新分配，結(jié)果如圖3所示。

圖3 各機組負荷調(diào)度曲線

節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化前、后平均煤耗的對比如圖4所示?？梢钥闯?，4臺機組的出力經(jīng)過節(jié)能優(yōu)化，日平均發(fā)電煤耗大約可降低2.7 g/kWh。

圖4 節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化前后加權(quán)平均煤耗對比

4 結(jié)束語

在機組實時信息監(jiān)測的基礎(chǔ)上對河北省南部電網(wǎng)節(jié)能調(diào)度模式及應(yīng)用進行了探索實踐，建立了網(wǎng)廠協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)以調(diào)度性能指數(shù)作為衡量機組煤耗、能耗的主要依據(jù)，以此進行發(fā)電出力優(yōu)化調(diào)整，通過案例闡明了在節(jié)能調(diào)度模式下該系統(tǒng)具有很強的有效性和適應(yīng)性。此外，該系統(tǒng)能夠兼顧安全、節(jié)能、環(huán)保和公益指標(biāo)等多個領(lǐng)域，支持節(jié)能調(diào)度、經(jīng)濟調(diào)度、環(huán)保調(diào)度等多種調(diào)度模式應(yīng)用，具有較高的實用價值。

[1] 劉振亞．智能電網(wǎng)技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2002.

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本文責(zé)任編輯：丁 力

Application Analysis on Grid-plant Coordination Optimization Scheduling Technology System

The HeBei southern grid-plant coordination optimization scheduling technology system is introduced from working mechanism and system constitute,and system function feature and its realizationare analyzed from unit information monitoring and state technology,network and plant coordination optimal dispatching strategy,the efficacy and adaptability of the system is proved through examples.

scheduling technology;grid-plant coordination optimization;energy consumption;energy conservation generation dispatching

2013-10-17

楊曉東(1976-)，男，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)支持與電力系統(tǒng)自動化技術(shù)工作。

國網(wǎng)河北省電力公司科技項目KJ 2011-4189。

TM711

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1001-9898(2014)01-0001-02