火電機組有功功率負荷的經(jīng)濟分配方面的思考

謝瑞坤 燕憲瑞

（廣東電網(wǎng)韶關(guān)樂昌供電局有限責任公司，廣東 韶關(guān) 512200）

一、研究的意義

雖然現(xiàn)在增加了很多種新能源，但是在我國發(fā)電最穩(wěn)定、比例最重的還是以火電為主，所以我們在這里只討論火力發(fā)電。在火電廠中，由于各熱力設(shè)備及熱力系統(tǒng)的類型，設(shè)計水平，制造質(zhì)量，安裝工藝和運行狀況的不同，使得同一個電廠內(nèi)的各機組的功率和燃料消耗量的關(guān)系即：煤耗特性區(qū)別較大，為保證全廠在各負荷時段內(nèi)總體運行的經(jīng)濟性，即等量的燃料消耗產(chǎn)生更多的電力，就應(yīng)考慮全廠機組最優(yōu)組合和運行機組間的負荷優(yōu)化分配兩個問題。從國內(nèi)外經(jīng)驗可知機組優(yōu)化的相對效率可達1%-2.5%，經(jīng)濟效益相當可觀。

廠網(wǎng)分開與競價上網(wǎng)的試行，使電力作為一種特殊的商品已進一步走向市場。我國電力供需矛盾已逐漸從供方市場轉(zhuǎn)向需方市場，促使發(fā)、供電企業(yè)加強內(nèi)部管理，降低消耗，增加產(chǎn)出。而目前電力企業(yè)成本較高，利潤不高，依靠設(shè)備改造、電價改革來提高經(jīng)濟效益的空間又比較有限，因此充分挖掘內(nèi)部潛力并努力降低成本，增強發(fā)電企業(yè)的投入產(chǎn)出，以加強企業(yè)在市場的競爭能力，就變得非常重要。所以研究火電廠多臺機組間負荷優(yōu)化分配系具有經(jīng)濟意義。

一個電廠里的機組容量不同，經(jīng)濟負荷范圍就有可能不同，即使是同一個型號的機組，各自的效率也會有差別，給定的負荷在機組間分配時，不可能完全保證所有的機組都能夠在比較經(jīng)濟的條件下負荷運行。把負荷優(yōu)先分配給效率高的大容量機組似乎是一種經(jīng)濟的分配方式，但是通過分析可以知道，這樣分配負荷并不一定最經(jīng)濟。電力系統(tǒng)的有功功率平衡表明，系統(tǒng)中各發(fā)電機組發(fā)出的總的有功功率應(yīng)與系統(tǒng)中隨機變化的有功負荷相等。但是，如何在各發(fā)電廠及發(fā)電機組間合理分配和控制有功負荷，使系統(tǒng)燃料消耗最少，是電力系統(tǒng)運行中需要研究的問題。

二、數(shù)學模型的建立

電力系統(tǒng)中發(fā)電機組輸人與輸出的關(guān)系(耗量特性)，如圖2.1所示。

圖2 .1 發(fā)電機組的耗量特性

圖中 ，縱坐標為單位時間內(nèi)消耗的燃料F或單位時間內(nèi)消耗的水量w，橫坐標為發(fā)電機輸出功率P。不同發(fā)電機設(shè)備的耗量特性曲線形狀不一樣。

耗量特性曲線上某一點切線的斜率稱為耗量微增率。它是單位時間內(nèi)輸人能量的微增量與輸出功率微增量的比值，既λ△F/△P=dF/dP。耗量微增率特性曲線如下圖所示。

圖2 .2 耗量微增率特性曲線

通常,機組負荷最優(yōu)分配問題一般可以描述如下：

設(shè)發(fā)電廠共有n臺機組運行,其中第i臺機組運行負荷為Pi，發(fā)電廠總負荷為Pload，則

式中，Pi,min為每臺機組穩(wěn)定運行的負荷下限，Pi,max為每臺機組穩(wěn)定運行的負荷上限。

設(shè)各臺機組的成本為Fi，n臺機組運行的總成本為：

有了機組負荷分配問題的數(shù)學模型，求解就有很多種方法了，例如傳統(tǒng)優(yōu)化方法：效率法、等微增率法、逐點法等，或者基于數(shù)學規(guī)劃的方法例如：動態(tài)規(guī)劃、線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃等。由于具體求解過程太長，這里就不表述了。但是無論多么復(fù)雜、多么先進的計算法，總是本著一個原則，扣著兩個條件，就是機組輸出功率和成本的關(guān)系，以及在滿足負荷要求的同時盡量的減少發(fā)電成本，達到節(jié)約能源，提高利潤的目的。只有首先了解了這三者之間的關(guān)系，掌握好了基礎(chǔ)，才能更進一步地去掌握更加先進，更加復(fù)雜的經(jīng)濟調(diào)度分配法。

三、小結(jié)

節(jié)能，增效是目前我國電廠在安全運行的前提下首要解決的問題，電廠是耗能大戶，提高機組運行的經(jīng)濟性不但可以節(jié)約能源，還可以減少粉塵排放對環(huán)境的污染。用電需求的增加，使電網(wǎng)中用電負荷峰谷差日益增大，致使電廠的負荷經(jīng)常地，較大幅度地進行調(diào)整，所以提高電廠運行經(jīng)濟性，即實時合理分配機組間負荷具有重要的現(xiàn)實意義。