謝瑞坤 燕憲瑞

（廣東電網(wǎng)韶關(guān)樂(lè)昌供電局有限責(zé)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(guó)發(fā)電最穩(wěn)定、比例最重的還是以火電為主，所以我們?cè)谶@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(jì)水平，制造質(zhì)量，安裝工藝和運(yùn)行狀況的不同，使得同一個(gè)電廠內(nèi)的各機(jī)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(fù)荷時(shí)段內(nèi)總體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(jī)組最優(yōu)組合和運(yùn)行機(jī)組間的負(fù)荷優(yōu)化分配兩個(gè)問(wèn)題。從國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)可知機(jī)組優(yōu)化的相對(duì)效率可達(dá)1%-2.5%，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

廠網(wǎng)分開(kāi)與競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的試行，使電力作為一種特殊的商品已進(jìn)一步走向市場(chǎng)。我國(guó)電力供需矛盾已逐漸從供方市場(chǎng)轉(zhuǎn)向需方市場(chǎng)，促使發(fā)、供電企業(yè)加強(qiáng)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(rùn)不高，依靠設(shè)備改造、電價(jià)改革來(lái)提高經(jīng)濟(jì)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(qiáng)發(fā)電企業(yè)的投入產(chǎn)出，以加強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，就變得非常重要。所以研究火電廠多臺(tái)機(jī)組間負(fù)荷優(yōu)化分配系具有經(jīng)濟(jì)意義。

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

二、數(shù)學(xué)模型的建立

電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)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(jī)組的耗量特性

圖中 ，縱坐標(biāo)為單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料F或單位時(shí)間內(nèi)消耗的水量w，橫坐標(biāo)為發(fā)電機(jī)輸出功率P。不同發(fā)電機(jī)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(diǎn)切線的斜率稱為耗量微增率。它是單位時(shí)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(jī)組負(fù)荷最優(yōu)分配問(wèn)題一般可以描述如下：

設(shè)發(fā)電廠共有n臺(tái)機(jī)組運(yùn)行,其中第i臺(tái)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷為Pi，發(fā)電廠總負(fù)荷為Pload，則

式中，Pi,min為每臺(tái)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)荷下限，Pi,max為每臺(tái)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)荷上限。

設(shè)各臺(tái)機(jī)組的成本為Fi，n臺(tái)機(jī)組運(yùn)行的總成本為：

有了機(jī)組負(fù)荷分配問(wèn)題的數(shù)學(xué)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(diǎn)法等，或者基于數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法例如：動(dòng)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(guò)程太長(zhǎng)，這里就不表述了。但是無(wú)論多么復(fù)雜、多么先進(jìn)的計(jì)算法，總是本著一個(gè)原則，扣著兩個(gè)條件，就是機(jī)組輸出功率和成本的關(guān)系，以及在滿足負(fù)荷要求的同時(shí)盡量的減少發(fā)電成本，達(dá)到節(jié)約能源，提高利潤(rùn)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(jìn)一步地去掌握更加先進(jìn)，更加復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)調(diào)度分配法。

三、小結(jié)

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