李海波

摘 要：城市化進(jìn)程不斷加快，各大城市用電水平逐年提高，隨著用電結(jié)構(gòu)的調(diào)整，用電峰谷差開始加大，現(xiàn)如今，電網(wǎng)調(diào)峰問題日益突出，電力市場(chǎng)給不同調(diào)峰情況的火電機(jī)組提供了穩(wěn)定的競(jìng)爭(zhēng)氛圍，鼓勵(lì)各個(gè)火電機(jī)組積極參與到電網(wǎng)調(diào)峰。基于此，本文以火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分方法作為研究對(duì)象，分析當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)峰現(xiàn)狀，結(jié)合火電機(jī)組變工況運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性分析調(diào)峰運(yùn)行的影響因素，分別從凸包求重心法、最小距離法以及方法的具體應(yīng)用等方面詳細(xì)闡述火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的實(shí)際劃分方法。

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組;有償調(diào)峰;無償調(diào)峰;劃分方法

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）03-0156-02

0 引言

二十世紀(jì)八十年代開始，國(guó)際上多個(gè)國(guó)家都開始進(jìn)行電力行業(yè)體制性改革，企圖進(jìn)一步開放電力市場(chǎng)，通過有效的競(jìng)爭(zhēng)方式降低電價(jià)，全面調(diào)整現(xiàn)有的資源提高電力行業(yè)的生產(chǎn)效率，提升電力服務(wù)質(zhì)量。我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制日漸完善，電力體制也開始改革，原有的國(guó)家電力公司變?yōu)槎鄠€(gè)電力企業(yè)和電力集團(tuán)，電力行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，為了實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，企業(yè)不得不參與到調(diào)峰中，從而提高競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的增長(zhǎng)。

1 電網(wǎng)調(diào)峰現(xiàn)狀分析

電網(wǎng)調(diào)峰指的是為了滿足電力負(fù)荷峰谷變化的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)有計(jì)劃有安排的火電機(jī)組峰值調(diào)整，現(xiàn)代化工業(yè)的進(jìn)步推動(dòng)了我國(guó)用電結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，城市用電量大幅度上升，重工企業(yè)夜晚的用電量比重開始減少，火電機(jī)組結(jié)構(gòu)配置呈現(xiàn)出不合理的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)負(fù)荷曲線峰谷差日漸加大，調(diào)峰難度不斷增加。北方地區(qū)由于水電不足，火電機(jī)組不得不參與到調(diào)峰中，中小型火電機(jī)組受到燃料和供熱等因素的影響，參與調(diào)峰是發(fā)展的必經(jīng)之路，調(diào)峰需要各個(gè)火電機(jī)組共同完成。

一般情況下調(diào)峰機(jī)組是抽水蓄能機(jī)組、燃油機(jī)組或燃?xì)廨啓C(jī)組，有部分調(diào)峰機(jī)組為水電機(jī)組，燃煤機(jī)組的容量比較小，不同的負(fù)荷要求使用不同的調(diào)峰方式。調(diào)峰工作的執(zhí)行會(huì)直接影響到國(guó)家電網(wǎng)的穩(wěn)定，雖然調(diào)峰方法各不相同，但是基于國(guó)家對(duì)火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的重視程度比較高，為了提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分方法稱為人們關(guān)注的重點(diǎn)。擴(kuò)大電網(wǎng)容量，完成相鄰電網(wǎng)的互連可以增加機(jī)組容量，降低峰谷差，緩解城市電力需求，但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，裝機(jī)容量也在增大，峰谷差隨之增加，為了完善市場(chǎng)化，明確火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分方法尤為關(guān)鍵[1]。

2 火電機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行的影響分析

2.1 火電機(jī)組變工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

各個(gè)火電機(jī)組能源消耗情況是負(fù)荷分配的條件之一，火電機(jī)組的能源消耗可以反映出火電機(jī)組在負(fù)荷情況下每次耗用能源的數(shù)量，也能夠反映出火電機(jī)組變工況運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性高低，無論是電網(wǎng)供電能耗，還是發(fā)電能耗都會(huì)對(duì)火電機(jī)組變工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不同作用。能耗曲線可以反映出火電機(jī)組在不同的工況情況下消耗的能量值，能耗的數(shù)量關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)成本的高低，關(guān)系到成本支出的多少。因此，針對(duì)火電機(jī)組變工況運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性深入分析，加強(qiáng)對(duì)火電機(jī)組能耗情況進(jìn)行測(cè)量，從而有效的進(jìn)行火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰，進(jìn)而為接下來的劃分方法奠定基礎(chǔ)。

企業(yè)運(yùn)行人員自身素質(zhì)情況和經(jīng)驗(yàn)情況會(huì)關(guān)系到火電機(jī)組變工況運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性變化，企業(yè)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行人員的操作培訓(xùn)，可以降低經(jīng)濟(jì)性影響，減少運(yùn)行人員工作中因?yàn)橹饔^因素引起能耗曲線的變化;隨著季節(jié)的變化，火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性也會(huì)有所不同，夏季經(jīng)濟(jì)性比冬季的經(jīng)濟(jì)性高，循環(huán)水溫受到季節(jié)影響發(fā)生改變，夏季水溫高，氣溫比較高，同樣的火電機(jī)組運(yùn)行方式之下，火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性會(huì)提高[2]。

2.2 火電機(jī)組變工況運(yùn)行安全性分析

火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰進(jìn)行方法劃分的時(shí)候，會(huì)遇到火電機(jī)組的膨脹問題、火電機(jī)組熱變形問題、給水泵功耗與壓損問題以及火電機(jī)組軸瓦振動(dòng)問題，這些問題或多或少都會(huì)給火電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行帶來安全隱患。當(dāng)汽輪機(jī)啟動(dòng)和暫?；蛘哓?fù)荷出現(xiàn)大幅度變化的時(shí)候，蒸汽溫度也隨之發(fā)生變化，轉(zhuǎn)子和氣缸因?yàn)檎羝麥囟鹊淖兓蛎浕蚴湛s，如果膨脹的時(shí)候無法保持暢通將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)增加，不得不延長(zhǎng)機(jī)組暖機(jī)實(shí)踐，降低負(fù)荷變化速度。與調(diào)峰機(jī)組相比，脹差更加重要，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況設(shè)計(jì)的機(jī)組，動(dòng)靜之間產(chǎn)生的間隙需要按照火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，變工況性能相對(duì)較差，如果控制不能將會(huì)出現(xiàn)摩擦，部分零件可能損壞[3]。

3 火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰劃分方法分析

由于各大城市用電形勢(shì)發(fā)生變化，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)火電機(jī)結(jié)構(gòu)配置不合理，峰谷差不斷增加，電網(wǎng)不得不面臨著調(diào)峰的問題，一直以來調(diào)峰都是無償?shù)模髽I(yè)接到指示后需要在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到工作要求，但是某些火電機(jī)組如果頻繁調(diào)節(jié)將會(huì)出現(xiàn)故障，有的火電機(jī)組常年累月運(yùn)行，調(diào)峰之下會(huì)有經(jīng)濟(jì)差，不利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)此火電機(jī)組調(diào)峰出現(xiàn)了有償調(diào)峰和無償調(diào)峰，針對(duì)該問題，需要進(jìn)一步分析火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分方法。

3.1 凸包求重心法

想要研究數(shù)據(jù)之間邏輯上和物理上的關(guān)系，可以采用聚類分析法，得到的結(jié)果可以揭示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，也能夠?yàn)檫M(jìn)一步分析提供依據(jù)，凸包求重心法就是該方法中的一種，用在火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰劃分中十分有效。幾何計(jì)算中經(jīng)常使用到凸包，凸包自身特性比較多，平面點(diǎn)集凸包指的是包含點(diǎn)集中所有點(diǎn)的最小凸集，凸包求重心法在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分就是利用了求取散亂點(diǎn)的凸包，并以凸包中心當(dāng)做火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分點(diǎn)。

平面上的凸包就是有限點(diǎn)集合的界點(diǎn)，假設(shè)G是平面上有限點(diǎn)的集合，如果平面中存在以G為中心的凸多邊形，G中其他的點(diǎn)都在凸多邊形的內(nèi)部，那么凸多邊形就是G的凸包，也就是周界多邊形，散亂在平面上的二維點(diǎn)集P={Vi：i=1，2，…，n}，假設(shè)二維點(diǎn)集P中坐標(biāo)軸x坐標(biāo)的最小點(diǎn)是二維點(diǎn)集P的最左點(diǎn)ML，二維點(diǎn)集P中有很多點(diǎn)具有最小x坐標(biāo)，y坐標(biāo)上最小的點(diǎn)正好就是ML;二維點(diǎn)集P中x最大點(diǎn)是二維點(diǎn)集P最左邊，吳國(guó)二維點(diǎn)集P中多個(gè)點(diǎn)有最大x坐標(biāo)，y坐標(biāo)的最大點(diǎn)就是MR，隨后將ML和MR聯(lián)系在一起做有向線段，該有向線段就是二維點(diǎn)集P的分界線，本文研究火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分時(shí)，假設(shè)多邊形的頂點(diǎn)以逆時(shí)針的角度形成串聯(lián)。

在簡(jiǎn)單多邊形中連接前后相鄰的頂點(diǎn)，新的多邊形由此產(chǎn)生，如果頂點(diǎn)就在新多邊形中，新多邊形外或者連接線段上，頂點(diǎn)被稱為原簡(jiǎn)單多邊形的凹點(diǎn)、凸點(diǎn)、中性點(diǎn)，中性點(diǎn)不會(huì)影響到多邊形的形狀，探究火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分方法時(shí)將中性點(diǎn)也稱之為凹點(diǎn)。其中，ML和MR是凸點(diǎn)，二維點(diǎn)集P分界線上的點(diǎn)都根據(jù)x軸的方向呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，連接以后，將P分界線下的點(diǎn)按照x周方向遞減連接，去除凹點(diǎn)，最終得到了一個(gè)凸多邊形，點(diǎn)密集的時(shí)候，凸多邊形的形狀和重心可以反映出圖像的特點(diǎn)，概況P的特性，進(jìn)而進(jìn)一步得到火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分[4]。

3.2 最小距離法

最小距離法也是一種火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分方法，平面上二維點(diǎn)集P中含有多個(gè)二維點(diǎn)，中間位置的點(diǎn)能夠代表P的總體特征，到達(dá)其他點(diǎn)歐氏距離最小的點(diǎn)就是二維點(diǎn)集P的中心位置點(diǎn)，進(jìn)而得到的二維公式如下：，其中（x1，y1）和（x2，y2）分別是A1和A2的坐標(biāo)，二維空間中含有n個(gè)點(diǎn)，M（x，y）到達(dá)其他店之間的歐氏距離和為：，隨后依次求出二維點(diǎn)集P中各個(gè)點(diǎn)到達(dá)其他點(diǎn)歐氏距離之和，相比大小，得知得到的距離之和值最小的就是二維點(diǎn)集P的中間位置點(diǎn)。歐氏距離可以看做是兩個(gè)點(diǎn)之間的相似度，距離越近，相似程度就越高。上文提到的到其他點(diǎn)距離和也是與其他各點(diǎn)相似程度最高的點(diǎn)，該點(diǎn)是二維點(diǎn)集P中最具有代表性的點(diǎn)，如果該點(diǎn)作為中心位置點(diǎn)來代表其他點(diǎn)，代表該二維點(diǎn)集的性質(zhì)也是最佳的。

3.3 具體應(yīng)用分析

能夠代表火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰經(jīng)濟(jì)安全特點(diǎn)的點(diǎn)是二維點(diǎn)，在一個(gè)地區(qū)內(nèi)，該類點(diǎn)也可以構(gòu)成一個(gè)二維點(diǎn)集，平面中，橫坐標(biāo)軸表示的是經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，也就是火電機(jī)組不投油穩(wěn)燃極限，縱坐標(biāo)軸代表的是火電機(jī)組的安全性能指標(biāo)，也就是最大降負(fù)荷速率。二維點(diǎn)集P最左點(diǎn)是不投油穩(wěn)燃極限最小的機(jī)組，最右點(diǎn)是不投油穩(wěn)燃極限最大的火電機(jī)組，如果有多個(gè)最左點(diǎn)與最右點(diǎn)，可以取Y軸中最大點(diǎn)和最小點(diǎn)。使用矢量叉積法來判斷頂點(diǎn)的凹凸性，假設(shè)多邊形沿著逆時(shí)針的方向發(fā)展，Vi（xi，yi）是圖像中任意一個(gè)點(diǎn)，Vi+1=（xi+1，yi+1）以及Vi-1=（xi-1，y-1）為Vi前后相鄰的點(diǎn)，最終得到了矢量叉積。取矢量叉積坐標(biāo)分量，進(jìn)而得到點(diǎn)的凹凸性判斷函數(shù)：s（Vi-1，Vi，Vi+1）=[T]=（xi-xi-1）×（yi+1-yi）-（xi+1-xi）×（yi-yi-1）。

隨后，根據(jù)S的正負(fù)情況進(jìn)一步判斷凹凸性，如果最右點(diǎn)是凸點(diǎn)，按照逆時(shí)針的方向進(jìn)行判斷，最后將所判斷得到的凸點(diǎn)依照次序完成連接，連接以后形成了多邊形，該多邊形在一定程度上可以如實(shí)反映出二維點(diǎn)集的特性。通常情況下，多邊形中心可以代表處多邊形的性質(zhì)和二維點(diǎn)集的性質(zhì)，分析多邊形的形狀特點(diǎn)進(jìn)一步得出該多邊形中心情況，也就是二維點(diǎn)集中心點(diǎn)。這個(gè)中心點(diǎn)能夠代表二維點(diǎn)集特征，只要得出多邊形中心點(diǎn)集聚了該地區(qū)所有火電機(jī)組代表自身特性的二維點(diǎn)性質(zhì)，融合該地區(qū)范圍內(nèi)火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰劃分問題特征，進(jìn)而得出火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分點(diǎn)。

為滿足今年春節(jié)期間深度調(diào)峰機(jī)組進(jìn)相需求，國(guó)網(wǎng)某電力企業(yè)開展了火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰分析，并咨詢電廠深度調(diào)峰運(yùn)行的特點(diǎn)，編制了試驗(yàn)方案，分別于14日和16日完成630兆瓦和1030兆瓦兩臺(tái)機(jī)組深度調(diào)峰進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)。

該項(xiàng)試驗(yàn)的完成，為即將到來的春節(jié)假期電網(wǎng)超低負(fù)荷運(yùn)行期間機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)進(jìn)相運(yùn)行提供依據(jù)，同時(shí)為其他深度調(diào)峰機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行提供參考，大大緩解春節(jié)期間無功過剩、電壓過高問題，提高電網(wǎng)運(yùn)行電能質(zhì)量和安全水平。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前電力市場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)下，為了提高火電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，必須進(jìn)行一系列制度構(gòu)建新的市場(chǎng)秩序，進(jìn)一步完善市場(chǎng)監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的有效劃分，深入貫徹國(guó)網(wǎng)電力市場(chǎng)化的有序發(fā)展，相應(yīng)政府號(hào)召進(jìn)行調(diào)峰，在良性競(jìng)爭(zhēng)中提升自己的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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