火电厂厂级负荷优化调度系统研究与开发

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1、基于动态规划法的厂级负荷经济分配系统研究与实现摘要：厂级负荷经济分配是电厂节能和运行优化的重要研究内容。在电力市场改革的环境下，结合发电企业追求经济效益的具体要求，分析了应用于厂级负荷经济分配的动态规划算法，给出了厂级负荷经济分配系统的设计思路，并对该系统进行了经济分配验证。研究结果表明：基于动态规划法的厂级负荷经济分配寻优速率较快，可以快速响应中调的负荷变动，在实际工程中能得到理想的效果。关键词：火电厂；负荷经济分配；动态规划算法一、前言目前，电网对发电厂的调度方式绝大多数采用单机AGC直调方式，即将负荷指令发给每台机组，直接调度每台

2、机组的负荷。但是，由于电网所涉及的机组比较多，无法充分考虑各台机组的运行工况，导致发电效率不高、发电企业所得经济效益较低。厂级负荷经济分配更加符合电力调度分级管理的原则和市场经济条件下的电厂经营管理运作方式。因此，在一定程度上颇受发电企业的青睐。厂级负荷经济分配系统就是要依据机组的供电煤耗特性和各台机组的运行工况，以全厂运行机组供电煤耗量最少为目标进行机组间的负荷优化分配。该系统将在节能降耗、提高能源利用率、增加发电企业经济效益等方面有深远意义。二、厂级负荷经济分配理论的研究厂级负荷经济分配系统是以全厂供电煤耗量最少为目标的，其核心是综

3、合各机组运行工况，对中调负荷指令进行经济计算，并将经济负荷指令下发给所辖各台机组DCS。而经济性计算首先要确定各台单元机组的供电煤耗特性曲线，构建合理的数学决策模型，然后选择科学的优化算法进行负荷的经济分配。1.供电煤耗特性曲线的拟合全厂各单元机组的供电煤耗特性曲线是进行厂级负荷经济分配的最基本条件，各单元机组供电煤耗特性反映的是发电(或供电)煤耗与机组发电负荷的关系。火力发电企业的运营成本一般由两部分组成，第一部分称为固定成本；另一部分称为燃料成本，即煤耗成本，火电厂燃料成本约占发电总变动成本的百分之九十以上。因此，从某种意义上说，单

4、元机组煤耗特性反映了机组的经济性的高低。而供电煤耗和发电煤耗在评价一个火力发电厂单元机组经济性的工作中起着不同的作用，发电煤耗低于供电煤耗，这是发电煤耗的关系中没有考虑到厂用电的消耗，而供电煤耗是扣除了单元机组在自身发电中的消耗量，电网在进行负荷优化分配的时候，也是只关心火力发电厂单元机组的供电煤耗。供电煤耗特性曲线的拟合需要解决两个问题，它们是：第一，选用哪种类型的函数作为供电煤耗特性的拟合函数；第二，确定所选择的拟合函数后，怎样确定所要拟合的供电煤耗特性函数中的参数。因此，供电煤耗特性数学模型应该是建立在合理的目标拟合函数基础上的，

5、而所要拟合的目标函数是否合理，主要体现在该函数是否符合供电煤耗与对应负荷点的总体变化规律。图3供电煤耗量与对应负荷关系曲线根据工程实际经验，我们将单元机组的供电煤耗量与对应负荷点从最小值到最大值在坐标系中描点绘制曲线，如图3所示。根据所得实际供电煤耗量与对应负荷点的关系曲线的形状，可知目标函数的可以在线性函数、双曲线函数、二次多项式函数中选择。由于不同的负荷经济分配算法对供电煤耗特性曲线的形状有不同的要求，如等微增率算法要求供电煤耗特性曲线光滑递增、连续下凹，线性规划算法要求供电煤耗特性曲线是一条连续递增的直线，而动态规划法对供电煤耗特

6、性曲线的形状要求不是很高，因此本文采用动态规划法进行负荷经济分配。为了保证负荷分配结果的准确性、科学性，本文选用二次多项式作为曲线拟合的目标函数，采用工程上常用的最小二乘法作为曲线的拟合方法。2.构建数学决策模型选择一个合理的数学模型对厂级负荷经济分配应用的成功与否起到至关重要的作用。厂级负荷经济分配就是以火力发电企业的发电成本最低为目标，即以全厂单元机组的供电总煤耗最低为目标函数，然后选择合理的经济分配算法，在满足全厂单元机组安全稳定运行的约束条件下，经济分配全厂厂级总指令，优化全厂机组的运行，使得全厂供电总煤耗最低。所以，火电厂厂级

7、负荷经济分配的目标函数应以全厂供电总煤耗量最小为目标确定数学决策模型。负荷经济分配的模型如下所示：(1)约束条件：(1)系统负荷平衡约束：(2)(2)负荷上下限约束：(3)式中S——全厂总的供电煤耗量；——第i台机组的供电煤耗量；n——全厂并列运行的机组总台数；——第i台机组预分配的负荷指令；——电厂获得的全厂总负荷指令；——第i台机组供电煤耗与承担负荷的特性函数，采用二次函数形式；——第i台单元机组的负荷下限，MW；——第i台单元机组的负荷上限，MW。3.经济分配算法研究在已采用厂级负荷分配的火电厂中，运行人员习惯使用的最简单的负荷分

8、配方法是效率法，即以单元机组的效率为负荷分配基础，效率较高的单元机组下发尽量多的负荷指令，多发电；效率较低的单元机组下发尽量少的负荷指令，少发电。尽管这个方法简单直观，且容易操作执行，但在很大程度上依赖于运