方世清

中國(guó)神華神皖能源有限責(zé)任公司 合肥 230041

基于電力運(yùn)營(yíng)大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

方世清

中國(guó)神華神皖能源有限責(zé)任公司 合肥 230041

研究解決全國(guó)火電機(jī)組出力系數(shù)普遍較低，旋轉(zhuǎn)備用率偏大的問題。通過對(duì)近年來安徽電網(wǎng)發(fā)電、用電負(fù)荷特性數(shù)據(jù)以及2014年全國(guó)大機(jī)組競(jìng)賽的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，提出了解決問題的幾個(gè)方案：一是優(yōu)化電力調(diào)度，減少機(jī)組在網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間；二是增加機(jī)組利用小時(shí)；三是優(yōu)化機(jī)組設(shè)計(jì)，降低主輔設(shè)備出力富裕度，按IEC標(biāo)準(zhǔn)定義濕冷機(jī)組的銘牌；四是發(fā)電集團(tuán)內(nèi)部機(jī)組電量分配優(yōu)化；五是國(guó)家能源局修訂電量偏差不大于2%的監(jiān)管政策。據(jù)此可大幅提高火電機(jī)組的出力系數(shù)，降低旋轉(zhuǎn)備用率和發(fā)電煤耗，減少主要污染物排放量，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。

出力系數(shù)；優(yōu)化電力調(diào)度；優(yōu)化機(jī)組設(shè)計(jì)；節(jié)能減排

1 引言

在國(guó)家《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱“行動(dòng)計(jì)劃”）、安徽“新電改”和光伏扶貧試點(diǎn)省等系列政策推動(dòng)下，給安徽火電行業(yè)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。優(yōu)先消納新能源電量等政策，推動(dòng)了光伏和風(fēng)電項(xiàng)目的快速發(fā)展。在夏季的高溫天氣，光伏發(fā)電最大限度地彌補(bǔ)了尖峰時(shí)刻火電的出力，有效降低火電機(jī)組的峰谷差，風(fēng)電又加大了火電的調(diào)峰深度。新電改兩頭放開政策對(duì)火電企業(yè)推動(dòng)能源技術(shù)革命、降低工程造價(jià)、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高管理水平提出了更高的要求。新常態(tài)下用電增速放緩，新增火電項(xiàng)目可能會(huì)采用市場(chǎng)化方式來運(yùn)作，發(fā)電企業(yè)競(jìng)相與電力用戶直接簽訂長(zhǎng)期的量?jī)r(jià)協(xié)議，上網(wǎng)電價(jià)低于現(xiàn)行的標(biāo)桿電價(jià)。因此，對(duì)火電投資將更加慎重，對(duì)于來之不易的火電新項(xiàng)目，如何運(yùn)作才能給企業(yè)和社會(huì)帶來更大的效益是必須要思考的問題。

2 安徽電網(wǎng)發(fā)用電運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析

2013-2014年安徽省各行業(yè)用電分布及占比情況1http://nyj.ahpc. gov.cn/，見表1。

從表1可以看出，影響安徽用電增長(zhǎng)的主要因素是第二產(chǎn)業(yè)用電，其次是第三產(chǎn)業(yè)用電和連續(xù)的高溫天氣。2013年和2014年的全社會(huì)用電量和最高負(fù)荷相當(dāng)，但2014年2 300萬千瓦以上負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間比2013年少203.8 h。2013年居民用電比2014年多20億千瓦時(shí)，相當(dāng)于每人多用電33.3 kWh，主要是2013年安徽省7月下旬至8月中下旬連續(xù)30天35℃以上高溫所致。

2.1 電網(wǎng)負(fù)荷特性數(shù)據(jù)[1]

2014年，安徽電網(wǎng)最大用電負(fù)荷2 715萬千瓦，年平均用電負(fù)荷率88.47%，最大用電負(fù)荷率93.97%（8月24日），最低用電負(fù)荷率64.48%（1月24日）。1 400～1 800萬千瓦負(fù)荷段累計(jì)運(yùn)行時(shí)間6 442 h，占全年時(shí)間的73.54%，2 300萬千瓦以上負(fù)荷占全年時(shí)間的0.97%。最大用電峰谷差946.5萬千瓦（2月10日），最小用電峰谷差92萬千瓦（5月28日）。

2.2 安徽發(fā)電機(jī)組運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析

表1 2013-2014年安徽各行業(yè)用電情況

2014年安徽省電力調(diào)度（以下簡(jiǎn)稱安徽省調(diào)）裝機(jī)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)見表2。

從表2可以統(tǒng)計(jì)出，30萬千瓦及以上機(jī)組共2 306萬千瓦，占全省發(fā)電機(jī)組總?cè)萘康?7.87%，發(fā)電量為1 168.5億千瓦時(shí)，占全省發(fā)電量的91.16%。60萬等級(jí)機(jī)組占58.7%，所以，分析安徽發(fā)電機(jī)組特性主要是以30萬等級(jí)和60萬等級(jí)機(jī)組為主。

從圖2可以看出，安徽省2014年30～100萬千瓦機(jī)組出力系數(shù)較2013年下降了5%左右。

圖3是2014年安徽省26臺(tái)30萬千瓦等級(jí)的機(jī)組利用小時(shí)與出力系數(shù)曲線。其年平均出力系數(shù)為71.8%，最大出力系數(shù)為77.0%（J廠#3#4機(jī)組），最大利用小時(shí)為5 644.4 h（E廠#6機(jī)組），最小出力系數(shù)為61.1%（B廠#3機(jī)組），最小利用小時(shí)為801.5 h（B廠#3機(jī)組）。

圖1 2014年安徽電網(wǎng)各負(fù)荷段累計(jì)運(yùn)行時(shí)間

表2 2014年安徽省調(diào)裝機(jī)運(yùn)營(yíng)情況[1]

從圖3可以看出，低利用小時(shí)可以做到最高出力系數(shù)，如J廠#3#4機(jī)利用小時(shí)為1 868 h，出力系數(shù)為77.0%。30萬等級(jí)機(jī)組負(fù)荷特性主要表現(xiàn)在以下方面：一是把電量轉(zhuǎn)移到超/超超臨界機(jī)組代發(fā)，自發(fā)電量減少，只是在迎峰度夏或特殊情況下才發(fā)電；二是區(qū)域電網(wǎng)線路檢修或潮流限制必須開機(jī)發(fā)電；三是概念錯(cuò)誤，以為只要機(jī)組在網(wǎng)就能多發(fā)電量，忽視了出力系數(shù)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和污染物排放的影響。例如I廠#1/2機(jī)利用小時(shí)為4 767.2 h，比C廠的#1/2機(jī)4 881.9 h低114.7 h，其出力系數(shù)反而比C廠高0.9%。C廠的#3/4機(jī)利用小時(shí)為5 234 h，出力系數(shù)只有68.7%，應(yīng)該說非常不經(jīng)濟(jì)、不環(huán)保。圖4所展示的是2014年安徽省26臺(tái)30萬千瓦等級(jí)的機(jī)組檢修備用時(shí)間與出力系數(shù)曲線。

圖2 2013-2014年安徽省30～100萬千瓦機(jī)組平均出力系數(shù)

圖3 30萬千瓦等級(jí)機(jī)組利用小時(shí)與出力系數(shù)

從圖4可以分析出：一是檢修備用時(shí)間越長(zhǎng)，越能提高機(jī)組的出力系數(shù)，B廠的#3機(jī)組屬于特例，這是由網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和特殊時(shí)期運(yùn)行方式安排引起的，因?yàn)?0萬機(jī)組煤耗高，主要污染物排放大，電廠從經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益考慮主動(dòng)少發(fā)電或不發(fā)電；二是在網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，出力系數(shù)越低，如E廠#5機(jī)累計(jì)在網(wǎng)運(yùn)行7 457.8 h，盡管其利用小時(shí)達(dá)到5 213.4 h，但是因其檢修備用只有54.3天，所以出力系數(shù)只有69.9%。而I廠#1/#2機(jī)在網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間為6 519.7 h，因?yàn)槊颗_(tái)機(jī)組平均安排了93.3天檢修備用時(shí)間，盡管年利用小時(shí)只有4 767.2 h，但其出力系數(shù)卻達(dá)到了73.1%，與60萬等級(jí)平均出力系數(shù)相同。

圖5所展示的是2014年安徽省21臺(tái)60萬千瓦等級(jí)的機(jī)組利用小時(shí)與出力系數(shù)曲線。60萬千瓦等級(jí)機(jī)組最大出力系數(shù)為75.2%（I廠#2機(jī)），最大利用小時(shí)為5 794.9 h（K廠#1機(jī)），最小出力系數(shù)為71.1%（A廠#2機(jī)），最小利用小時(shí)為4 605.4 h（J廠#2機(jī)），兩者不對(duì)應(yīng)。從圖5可以分析出：一是 60萬等級(jí)機(jī)組的負(fù)荷特性優(yōu)于30萬機(jī)組，其出力系數(shù)和利用小時(shí)分別比30萬機(jī)組高1.7%和660.0 h，出力系數(shù)最大差僅4.1%（30萬機(jī)組為14.5%），主要原因是30萬機(jī)組轉(zhuǎn)出代發(fā)的電量多，60萬機(jī)組轉(zhuǎn)入代發(fā)的電量多；二是有些電廠還是強(qiáng)調(diào)機(jī)組多在網(wǎng)上運(yùn)行，造成出力系數(shù)偏低。出力系數(shù)控制最好的是J廠#2機(jī)組，其利用小時(shí)比B廠平均利用小時(shí)少597.2 h，出力系數(shù)卻比B廠高2.9%。

圖4 30萬千瓦等級(jí)機(jī)組檢修備用時(shí)間與出力系數(shù)

圖5 2014年60萬千瓦等級(jí)機(jī)組利用小時(shí)與出力系數(shù)

圖6 所展示的是21臺(tái)60萬千瓦等級(jí)的機(jī)組檢修備用時(shí)間與出力系數(shù)曲線。

從圖6可以分析出：A廠#2機(jī)出力系數(shù)為71.1%，年利用小時(shí)為4 707.4 h，檢修備用天數(shù)為89.0天，累計(jì)在網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間為6 624 h，分別比J廠#6機(jī)低3.2%、高102 h、多17.5天。

圖7所展示是合肥J廠60萬等級(jí)#5機(jī)組的負(fù)荷特性，與圖1安徽電網(wǎng)負(fù)荷特性基本一致。該機(jī)組在安徽電網(wǎng)最具有代表性，2013年和2014年發(fā)電出力系數(shù)分別為73%和78%。而電網(wǎng)年平均用負(fù)荷率分別為88.08%和88.47%，兩者相差10%以上。原因有兩點(diǎn)：一是兩者定義不同，發(fā)電機(jī)組出力系數(shù)為其中，x為出力系數(shù)，e為發(fā)電量，r為機(jī)組銘牌功率，t為機(jī)組在網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間。x值的大小不僅取決于e，還與t有關(guān)系。用電負(fù)荷率=日用電量/當(dāng)日最高用電負(fù)荷×100%。二是低負(fù)荷段1 400～1 800萬千瓦機(jī)組開機(jī)方式較多，旋轉(zhuǎn)備用容量大，春節(jié)前后尤為突出。在負(fù)荷1 400～1 500萬千瓦，用電負(fù)荷率為88.47%且30萬以上機(jī)組全部開機(jī)的條件下，可以反算出這些機(jī)組的出力系數(shù)應(yīng)為68.6%～73.5%。2014年J廠#5機(jī)累積停運(yùn)50.6天，如果在50%～70%負(fù)荷段再調(diào)停備用20天，則該機(jī)組出力系數(shù)可提高5%，達(dá)到78.9%。

圖6 2014年60萬千瓦等級(jí)機(jī)組檢修備用時(shí)間與出力系數(shù)

圖7 2013-2014年某廠60萬千瓦級(jí)機(jī)組各負(fù)荷段運(yùn)行時(shí)間

2.3 光伏發(fā)電對(duì)火電機(jī)組的影響

預(yù)計(jì)2020年安徽電網(wǎng)光伏發(fā)電800萬千瓦。根據(jù)2014年光伏發(fā)電實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)（見表3）預(yù)測(cè)2020年光伏發(fā)電量為54.4億千瓦時(shí)。

表3 2014-2020年安徽光伏發(fā)電數(shù)據(jù)[1]

圖8 安徽省2014年各月平均氣溫

氣溫最高的時(shí)間是6月20日-8月31日（如圖8所示），光輻射最強(qiáng)的時(shí)間是10:00-16:00時(shí)（如圖9所示），800萬千瓦的太陽(yáng)能電力在夏季高溫天氣將很好地調(diào)節(jié)火電出力，縮小火電機(jī)組夏季峰谷差，加大冬季火電峰谷差?？稍偕茉措娏康?00%消納，將使今后火電機(jī)組設(shè)備利用小時(shí)遠(yuǎn)低于2014年水平。

3 2014年全國(guó)60萬千瓦及以上超/超超臨界機(jī)組運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析

圖10是2014年21個(gè)省246臺(tái)60～100萬千瓦超/超超臨界機(jī)組年平均出力系數(shù)與利用小時(shí)分布情況。

從圖10可以看出，這246臺(tái)機(jī)組的出力系數(shù)x與利用小時(shí)也不完全對(duì)應(yīng)。對(duì)2014年246臺(tái)60～100萬超/超超臨界機(jī)組的發(fā)電煤耗f和出力系數(shù)x的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出二者之間的函數(shù)關(guān)系式：f=-0.002x2-0.125x+305.5。出力系數(shù)x從60%提高到80%，Δf=8.1 g/（kW·h）。

圖9 2015年2月合肥地區(qū)太陽(yáng)輻射與氣溫

圖10 2014年全國(guó)60萬以上超/超超臨界機(jī)組利用小時(shí)與出力系數(shù)

表4是2014年21個(gè)省246臺(tái)60～100萬千瓦等級(jí)超/超超臨界機(jī)組年平均出力系數(shù)、利用小時(shí)、供電煤耗、在網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)，按出力系數(shù)大小排序。

從表4中選取出力系數(shù)有代表性的廣東省和山東省進(jìn)行分析比較：廣東省22臺(tái)機(jī)組平均裝機(jī)容量為78.7萬千瓦、在網(wǎng)時(shí)間為7 092 h、出力系數(shù)為65%、供電煤耗為301.9 g/（kW·h），合計(jì)發(fā)電量為797.8億千瓦時(shí)；而山東省19臺(tái)機(jī)組平均裝機(jī)容量為73.1萬千瓦、在網(wǎng)時(shí)間為7 276.3 h、出力系數(shù)為78.5%、供電煤耗為294.0 g/（kW·h），合計(jì)發(fā)電量為792.3億千瓦時(shí)。兩省機(jī)組平均出力系數(shù)相差13.5%，供電煤耗相差7.9 g/（kW·h）。如果廣東省的22臺(tái)機(jī)組平均多備用51天，則這些機(jī)組的平均出力系數(shù)可以達(dá)到山東省的78.5%，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤（以下簡(jiǎn)稱標(biāo)煤）62.6萬噸，按不含稅標(biāo)煤價(jià)500元/噸計(jì)算，電廠可節(jié)約成本31 300萬元，且對(duì)節(jié)能減排意義深遠(yuǎn)。

4 電力運(yùn)營(yíng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

從安徽省乃至全國(guó)電力運(yùn)營(yíng)大數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，目前全國(guó)火電機(jī)組出力系數(shù)偏低是普遍存在的問題，主要原因：一是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整使用電量增速趨緩；二是新能源電力項(xiàng)目發(fā)展迅速且電網(wǎng)100%消化新能源電量；三是火電裝機(jī)規(guī)模不斷增加；四是發(fā)電企業(yè)片面追求機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間在網(wǎng)運(yùn)行；五是電力節(jié)能調(diào)度政策執(zhí)行不到位，最小旋轉(zhuǎn)備用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》[2]規(guī)定的“負(fù)荷備用容量為最大發(fā)電負(fù)荷的2%～5%，事故備用容量為最大發(fā)電負(fù)荷的10%左右，但不小于系統(tǒng)一臺(tái)最大機(jī)組的容量”標(biāo)準(zhǔn)。提高火電機(jī)組出力系數(shù)的方法有4種：一是通過優(yōu)化機(jī)組設(shè)計(jì)，提高機(jī)組本質(zhì)出力系數(shù)；二是在利用小時(shí)一定的情況下通過優(yōu)化電力調(diào)度，減少機(jī)組在網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間；三是爭(zhēng)取更多的電力市場(chǎng)份額，增加機(jī)組的利用小時(shí)；四是在省級(jí)發(fā)電集團(tuán)（公司）內(nèi)部開展電量?jī)?yōu)化、開機(jī)方式優(yōu)化，提高各機(jī)組的出力系數(shù)，確保能耗低、排放少的機(jī)組多發(fā)電。

表4 2014年全國(guó)246臺(tái)60萬千瓦及以上超超臨界機(jī)組負(fù)荷特性數(shù)據(jù)

4.1 優(yōu)化機(jī)組設(shè)計(jì)，提高機(jī)組本質(zhì)出力系數(shù)

目前火電機(jī)組熱效率一般在43%～ 47%，50%以上的能量在煤電轉(zhuǎn)化過程中損失了，提高機(jī)組效率應(yīng)從設(shè)計(jì)開始。目前，安徽省已“核準(zhǔn)”和取得“路條”機(jī)組1 130萬千瓦，初步設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)最大限度地降低主輔機(jī)富裕度，從本質(zhì)上提高商業(yè)運(yùn)營(yíng)期機(jī)組的出力系數(shù)。國(guó)內(nèi)目前汽輪機(jī)的銘牌工況定義標(biāo)準(zhǔn)有兩種：一是根據(jù)GB50660-2011，TRL工況滿發(fā)作為銘牌；二是根據(jù)IEC60045-1，T-MCR工況滿發(fā)作為銘牌。目前國(guó)內(nèi)常規(guī)濕冷機(jī)組采用GB定義銘牌，空冷機(jī)組采用IEC定義銘牌。按GB定義，某廠66萬千瓦汽輪機(jī)在進(jìn)汽參數(shù)27 MPa/600/620℃條件下，TRL工況下出力66萬千瓦，即機(jī)組的銘牌功率，T-MCR工況下出力69.7萬千瓦，VWO工況下出力71.7萬千瓦；如果按IEC定義，則該機(jī)組的銘牌功率為69.7萬千瓦。按國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱“發(fā)改委”）核準(zhǔn)容量66萬千瓦建設(shè)該項(xiàng)目，如果執(zhí)行IEC定義，則對(duì)應(yīng)GB定義銘牌為63萬千瓦，主輔設(shè)備富裕度相比GB標(biāo)準(zhǔn)可降低5%左右，相應(yīng)的初投資、運(yùn)營(yíng)期廠用電率會(huì)有一定程度的下降，機(jī)組本質(zhì)上的出力系數(shù)會(huì)提高（1/63-1/66）×100%=0.072 15%，供電煤耗也會(huì)因出力系數(shù)的提高而有所下降。受國(guó)家核準(zhǔn)權(quán)下放及“新電改”方案的影響，新機(jī)組投產(chǎn)后增容工作會(huì)受到限制，機(jī)組按GB定義設(shè)計(jì)66萬千瓦遺留的富裕度將成為資源的永久浪費(fèi)。

目前，安徽省30萬千瓦及以上機(jī)組已經(jīng)改造了34臺(tái)，增加出力81萬千瓦?，F(xiàn)役沒有增容的機(jī)組1 066萬千瓦，再加上正在建設(shè)的1 130萬千瓦新機(jī)組，如果按5%的比率增容，可增加容量118萬千瓦。如果對(duì)未建成的1 130萬千瓦機(jī)組按IEC標(biāo)準(zhǔn)定義設(shè)計(jì)銘牌功率，可節(jié)約大量的投資。

4.2 優(yōu)化電力運(yùn)行調(diào)度，提高機(jī)組出力系數(shù)

2014年安徽省30萬千瓦機(jī)組、60萬千瓦機(jī)組、100萬千瓦機(jī)組的出力系數(shù)分別為71.8%、73.1%和81.6%。如果安徽省發(fā)展和改革委員會(huì)牽頭，華東能源監(jiān)管局、安徽電力調(diào)度機(jī)構(gòu)、電力交易中心和各發(fā)電集團(tuán)共同參與，開展以提高機(jī)組出力系數(shù)為目標(biāo)的技術(shù)和管理攻關(guān)，每臺(tái)機(jī)組在現(xiàn)有調(diào)停備用時(shí)間的基礎(chǔ)上再多調(diào)停備用20天，則每臺(tái)機(jī)組出力系數(shù)均可提高5%～6%。根據(jù)GB2158-2007《常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組單位產(chǎn)品能源消耗限額》，機(jī)組出力系數(shù)在86%以上，供電煤耗的修正系數(shù)k=1；出力系數(shù)在75%～85%，k=1.01；出力系數(shù)在60%～75%，k=1.020 1。300～1 000 MW機(jī)組出力系數(shù)從65%～90%[3]，每提高1%可節(jié)約供電煤耗0.5～0.7 g/（kW·h），出力系數(shù)提高5%～6%，降低供電煤耗3 g/（kW·h）左右，見表5。

表6是2014年浙江省4臺(tái)60萬千瓦和2臺(tái)100萬千瓦機(jī)組年度發(fā)電量、檢修備用天數(shù)和出力系數(shù)。C機(jī)和D機(jī)的發(fā)電量比A、B機(jī)組少2～3億千瓦時(shí)，由于其檢修備用時(shí)間多20～30天，其出力系數(shù)反而高出0.6%～1.7%；E和F是100萬千瓦機(jī)組，由于機(jī)組長(zhǎng)期在網(wǎng)運(yùn)行，檢修備用時(shí)間僅20天左右，因此，它們的出力系數(shù)也僅有73%左右。從出力系數(shù)對(duì)供電煤耗影響的角度來說，同安徽省一樣，優(yōu)化電力調(diào)度的空間還很大，這6臺(tái)機(jī)組的出力系數(shù)代表了浙江省所有火電機(jī)組的負(fù)荷特性。

表5 增加備用時(shí)間對(duì)出力系數(shù)率的影響[3]

表6 2014年浙江省某廠6臺(tái)60萬～100萬千瓦機(jī)組檢修備用時(shí)間、發(fā)電量與出力系數(shù)

優(yōu)化電力運(yùn)行調(diào)度提高機(jī)組出力系數(shù)需要解決的幾個(gè)問題：一是成立以提高機(jī)組出力系數(shù)為目標(biāo)的領(lǐng)導(dǎo)小組，省能源局為組長(zhǎng)，電力調(diào)度和交易中心為副組長(zhǎng)，相關(guān)發(fā)電集團(tuán)參加；二是研發(fā)用電負(fù)荷低于60%裝機(jī)規(guī)模時(shí)段的開機(jī)方式，在年度合同計(jì)劃下達(dá)后，各發(fā)電企業(yè)必須嚴(yán)格按研究成果，服從調(diào)度中心下達(dá)的開機(jī)方式；三是鼓勵(lì)低能耗低排放的機(jī)組多發(fā)替代電；四是各發(fā)電企業(yè)年度實(shí)際發(fā)電量與計(jì)劃電量之間的差值在下個(gè)年度計(jì)劃電量中予以調(diào)整；五是各發(fā)電企業(yè)應(yīng)積極主動(dòng)、合理地安排機(jī)組檢修和備用時(shí)間；六是電力調(diào)度部門盡可能地減少因電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或線路檢修而導(dǎo)致的發(fā)電企業(yè)出力系數(shù)偏低的問題。

4.3 按能耗總量最小原則優(yōu)化開機(jī)方式，實(shí)現(xiàn)排放總量最小

截至2015年8月，安徽省調(diào)度30萬千瓦等級(jí)以上主力燃煤機(jī)組共2 768萬千瓦火電機(jī)組容量，各類計(jì)劃電量合計(jì)1 288億千瓦時(shí)，隸屬央地12家能源企業(yè)。2015年1-8月安徽省30萬千瓦及以上火電機(jī)組容量及能耗水平見表7。

假定2015年某月某日安徽省最大用電負(fù)荷1 500萬千瓦（暫不考慮其他機(jī)組及新能源發(fā)電對(duì)應(yīng)的用電負(fù)荷），以2014年安徽省平均用電負(fù)荷率88%[3]、最小旋轉(zhuǎn)備用率12%[1]、電廠上網(wǎng)率95%計(jì)算，當(dāng)日用電量為31 680萬千瓦時(shí)，當(dāng)日理論最大開機(jī)容量為1 658萬千瓦，實(shí)際考慮地區(qū)負(fù)荷、照付不議機(jī)組、煤矸石機(jī)組等因素，優(yōu)化前可能出現(xiàn)的開機(jī)方式及耗標(biāo)煤總量見表8。

假定日上網(wǎng)電量31 680萬千瓦時(shí)，全省55臺(tái)機(jī)組按能耗總量最小原則優(yōu)化開機(jī)方式，則全年1 288億千瓦時(shí)的計(jì)劃電量就可以節(jié)約標(biāo)煤110萬噸，優(yōu)化效果見表9。如果全國(guó)各省市都開展能耗排放總量最小調(diào)度策略，則經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將更加可觀。

從表9可以看出，優(yōu)化后各類機(jī)組的平均出力系數(shù)達(dá)到82.58%，比表4中全國(guó)最好的山東省還高4.08%，最小旋轉(zhuǎn)備用率也接近5%標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)大唐集團(tuán)公司安徽分公司、阜陽(yáng)華潤(rùn)電力有限公司、安徽省皖能股份有限公司和中國(guó)電力投資集團(tuán)公司安徽分公司4家發(fā)電集團(tuán)電量和開機(jī)方式組合可以內(nèi)部消化，而其他小的發(fā)電集團(tuán)或獨(dú)立發(fā)電公司則因機(jī)組少、參數(shù)低，可能出現(xiàn)常年一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，需要與其他發(fā)電能力富裕的集團(tuán)進(jìn)行替代交易電量，由此會(huì)帶來交易價(jià)格和優(yōu)化產(chǎn)生的附加利潤(rùn)不好分配的問題，這也是體制問題。

表7 2015年8月安徽省30萬千瓦及以上機(jī)組統(tǒng)計(jì)

表8 31 680萬千瓦用電量可能出現(xiàn)的開機(jī)容量及能耗

表9 31 680萬千瓦用電量按能耗總量最小原則優(yōu)化前后各項(xiàng)指標(biāo)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)安徽電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)負(fù)荷的特性數(shù)據(jù)以及2014年全國(guó)大機(jī)組競(jìng)賽的大量數(shù)據(jù)挖掘和分析，可以得出以下結(jié)論。

（1）受節(jié)能調(diào)度政策影響，常規(guī)火電100萬千瓦機(jī)組出力系數(shù)高于60萬等級(jí)機(jī)組，超超臨界機(jī)組高于亞臨界機(jī)組。

（2）利用小時(shí)低的機(jī)組出力系數(shù)不一定小，利用小時(shí)高的機(jī)組出力系數(shù)不一定大，在年度電量一定的情況下，減少機(jī)組在網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間可以提高機(jī)組的出力系數(shù)，出力系數(shù)每提高1%，可以降低發(fā)電煤耗0.5～0.7 g/kW·h。

（3）修訂年度合同與執(zhí)行電量偏差不大于2%的政策，將上年度某發(fā)電企業(yè)相對(duì)全省其他發(fā)電企業(yè)平均多（或少）發(fā)的電量，在下一年度的合同電量中予以調(diào)整，由電力調(diào)度機(jī)構(gòu)在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和潮流約束允許條件下，最大限度地提高全省機(jī)組的出力系數(shù)。如果安徽省某廠2臺(tái)66萬千瓦機(jī)組年度計(jì)劃電量66億千瓦時(shí)，超2%的電量就是1.32億千瓦時(shí)，按安徽現(xiàn)行煤價(jià)計(jì)算，僅增加利潤(rùn)2 000萬元左右，這種利用政策漏洞搶發(fā)電的策略在各發(fā)電企業(yè)中普遍存在，導(dǎo)致2014年安徽省調(diào)度30萬千瓦及以上機(jī)組的出力系數(shù)難以提高。如果加以改變，使出力系數(shù)能提高5%，按實(shí)際年發(fā)電量1 168.4億千瓦時(shí)計(jì)算，可節(jié)約標(biāo)煤29萬噸。

（4）優(yōu)化機(jī)組設(shè)計(jì)，降低主輔設(shè)備出力富裕度，按IEC標(biāo)準(zhǔn)定義濕冷機(jī)組的銘牌功率，可使機(jī)組本質(zhì)出力系數(shù)提高0.072 15%。如果安徽即將建設(shè)的1 130萬千瓦濕冷機(jī)組按IEC標(biāo)準(zhǔn)定義機(jī)組的銘牌功率，年利用小時(shí)按5 000 h計(jì)算，可使因本質(zhì)出力系數(shù)的提高節(jié)約標(biāo)煤24.5 t。

[1] 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司. 安徽電網(wǎng)2015年度運(yùn)行方式, 2015 State Grid Anhui Electric Power Company. Anhui Power Grid Operation Mode for 2015, 2015

[2] 原中華人民共和國(guó)水利電力部.《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》（試行）SD131-84. 電力技術(shù), 1985(6): 2～8 Ministry of Water Resources and Electric Power of the People's Republic of China. Electric power system technical guidance (on a trial basis) SD131-84. Electric Power, 1985(6): 2～8

[3] GB2158-2007. 常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組單位產(chǎn)品能源消耗限額, 2007 GB2158-2007. The Norm of Energy Consumption per Unit Product of General Coal-Fired Power Set, 2007

Fang S Q. Based on the power operating data analysis to achieve energy conservation and emissions reduction. Big Data Research, 2015043

Based on the Power Operating Data Analysis to Achieve Energy Conservation and Emissions Reduction

Fang Shiqing
China Shenhua Shenwan Energy Co., Ltd., Hefei 230041, China

To solve the questions that the thermal power unit efficiency coefficient is generally low and spinning reserve ratio is large, amounts of data mining and analysis about the electricity load characteristic data of power generation in Anhui power grid and the 2014 national competition in the large sets have been done in recent years. The five solutions were proposed. The proposed solutions can dramatically improve the efficiency coefficient of thermal power unit. At the same time, spinning reserve rate, the power generation coal consumption and the main pollutant emissions will be reduced. Thus, the enterprise economic and social benefits will be double achieved.

efficiency coefficient, optimization of power dispatch, optimize the design of the unit, energy conservation and emission

10.11959/j.issn.2096-0271.2015043

2015-10-15

方世清. 基于電力運(yùn)營(yíng)大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排. 大數(shù)據(jù), 2015043

方世清，男，現(xiàn)為中國(guó)神華神皖能源有限責(zé)任公司副總經(jīng)理、高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事火電廠熱控自動(dòng)化、信息化、生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理、電廠優(yōu)化運(yùn)行、數(shù)字化管理、系統(tǒng)集成方面的研究工作，目前負(fù)責(zé)公司發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。