申應(yīng)忠

【摘要】本文簡述了我國應(yīng)用300MW機組電氣運行優(yōu)化管理的意義，同時從機組性能計算模型、機組耗差模型等三種模型的建立分析了如何建立用以管理300MW機組運行優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。同時從機組性能優(yōu)化管理系統(tǒng)的應(yīng)用前提、一般過程等方面分析了在火電廠中應(yīng)用的方法，以期提高火電廠的發(fā)電量。

【關(guān)鍵詞】300MW機組；電氣運行優(yōu)化；管理模型；應(yīng)用

如今，我國的電網(wǎng)容量逐年遞增，300MW機組及以上的機組都開始在火電廠當(dāng)中廣泛應(yīng)用。如今，已然成為我國火電廠的主力機組。我國火電廠在應(yīng)用300MW機組之后，機組供電煤耗逐漸下降，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)收益。因此，我國應(yīng)積極對300MW機組的運行優(yōu)化進(jìn)行管理，同時在火電廠當(dāng)中廣泛應(yīng)用，以便在提高我國火電廠發(fā)電量的同時，減少煤耗率。

一、300MW機組運行優(yōu)化管理的意義

（一）降低300MW機組的供電煤耗

火電廠工作人員對300MW機組進(jìn)行運行優(yōu)化管理能夠大幅降低300MW機組所產(chǎn)生的供電煤耗，從而大幅降低我國火電廠的發(fā)電成本，以便發(fā)電企業(yè)有能力參與電力市場的競爭，同時也適合電力市場發(fā)展的需求。就目前而言，我國電力市場逐漸由賣方市場向買方市場轉(zhuǎn)向。發(fā)電企業(yè)的任務(wù)也發(fā)生一定的變化，不僅僅需要完成設(shè)定的發(fā)電指標(biāo)，同時還應(yīng)注重提供電能的質(zhì)量，同時減少電能的耗電量，從而滿足社會對電能的需求。

（二）使300MW機組參與調(diào)峰運行

工作人員實施機組實施運行優(yōu)化管理作業(yè)能夠令300MW機組更好地配合調(diào)峰運行，以滿足火電廠電網(wǎng)需不斷發(fā)展的需求?，F(xiàn)今，電網(wǎng)容量擴(kuò)大速度較快，電網(wǎng)供電量的最高值與最低值的差距值也迅速擴(kuò)大，使得電網(wǎng)當(dāng)中大量機組在變負(fù)荷運行狀態(tài)下運行。我國火電廠依舊將火力發(fā)電機組作為主要發(fā)電來源。一旦機組的負(fù)荷變化范圍以及變化速率同時被限定，則此時機組運行過程中的安全性與經(jīng)濟(jì)性都會有所下降，對工作人員的安全產(chǎn)生威脅。

（三）提升電廠管理

火電廠工作人員在進(jìn)行機組運行優(yōu)化管理工作時，能夠通過信息技術(shù)加強電廠管理，以便企業(yè)能夠建立與現(xiàn)代化電廠要求相符的管理機制。如何建立現(xiàn)代化管理制度已然成為亟待解決的問題。工作人員通過機組運行優(yōu)化管理系統(tǒng)能夠獲取機組供電的相關(guān)數(shù)據(jù)，并與之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以便管理人員對工作人員的工作有較為客觀的認(rèn)識與評定，為企業(yè)賞罰制度的實施提供了真實的數(shù)據(jù)。

二、300MW機組運行優(yōu)化管理數(shù)學(xué)模型的建立

（一）機組性能計算模型的建立

第一，對檢測所采集的參數(shù)進(jìn)行識別。機組在進(jìn)行性能計算的過程中，需采集大約200多個參數(shù)。因此一旦某一個參數(shù)的采集出現(xiàn)失誤或是錯誤，都會使性能計算結(jié)果存在偏差。工作人員需通過火電廠MIS系統(tǒng)當(dāng)中的動態(tài)測點數(shù)據(jù)對線上檢測系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化運行。系統(tǒng)需每隔一分鐘便進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，采集5次之后計算平均值，并將其作為初始數(shù)據(jù)，用于之后的計算。初始數(shù)據(jù)在計算之前，需先被識別。大部分工作人員使用參數(shù)基準(zhǔn)作為標(biāo)準(zhǔn)，同時給予基準(zhǔn)一定的浮動范圍，以此作為標(biāo)準(zhǔn)對原數(shù)據(jù)進(jìn)行識別。若初始數(shù)據(jù)不再范圍之內(nèi)，系統(tǒng)可自動按照基準(zhǔn)參數(shù)測定性能與耗差。同時發(fā)出警報，引起工作人員的注意。

第二，汽機性能計算模型的建立。汽機性能計算模型的建立是機組性能計算模型優(yōu)化的重要工序。工作人員在建立汽機性能計算的模型時，應(yīng)注意以下兩方面內(nèi)容：其一，注意計算參數(shù)的選擇。工作人員在計算汽機熱耗過程中，可使用凝結(jié)水流量、主蒸汽流量以及給水流量作為計算流量。針對不同情況，工作人員使用的計算流量也有所不同。若為嚴(yán)格的性能驗收試驗，工作人員往往使用凝結(jié)水流量以及給水流量作為計算流量。若是檢測機組性能動態(tài)，則應(yīng)使用主蒸汽流量。其二，汽機高、中壓缸效率計算。高壓缸效率的計算方法如下：

中壓缸效率的計算方式如下：

工作人員應(yīng)按照上述公式對高、中壓缸的工作效率進(jìn)行計算。

（二）機組耗差模型的建立

第一，工作人員需先確定機組優(yōu)化基準(zhǔn)參數(shù)以及煤耗等指標(biāo)基準(zhǔn)。工作人員在進(jìn)行測量機組優(yōu)化之后耗差值之前，需先確保各個參數(shù)已達(dá)到基準(zhǔn)值。同時依據(jù)優(yōu)化實驗所獲取的實驗數(shù)據(jù)以及基準(zhǔn)參數(shù)對所獲得的汽機熱耗、鍋爐效率以及機組煤耗基準(zhǔn)值等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，使其更為正確。基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的來源于機組經(jīng)過優(yōu)化之后所得出的結(jié)果，同時還應(yīng)考慮機組設(shè)計人員在設(shè)計機組時的數(shù)據(jù)。以下即為基準(zhǔn)計算以及確認(rèn)的方法，通常情況下應(yīng)用范圍在300MW與100MW之間，以主蒸汽壓力計算方式為例，具體測定方法如下：

其中，N代表機組功率。N1代表汽機優(yōu)化滑壓所能承擔(dān)負(fù)荷的上限，具體數(shù)值由優(yōu)化實驗確定。N2的數(shù)值則按照技術(shù)實際的調(diào)峰下限決定。第二，工作人員通過汽機透平以及熱力系統(tǒng)參數(shù)、性能分析煤耗的耗差。該工作主要依照機組在設(shè)計時使用的數(shù)據(jù)以及工作人員通過實驗所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量與計算，從而得到不同的參數(shù)以及性能對煤耗計算的影響系數(shù)。之后算出機組實際運行數(shù)據(jù)以及基準(zhǔn)值，并進(jìn)行比較，得出兩個數(shù)值的差值。此時連同影響系數(shù)以及煤耗值便可算出耗差，耗差用△b表示，則有如下公式：△b=△x xkbbase。其中△x代表參數(shù)x在機組運行過程中的偏差值。K則代表參數(shù)x對煤耗值的影響系數(shù)。bbase而則代表機組煤耗的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。工作人員在建立機組耗差模型模型過程中，應(yīng)注意以上兩點。

（三）機組經(jīng)濟(jì)性考評模型的建立

在確立機組優(yōu)化管理指標(biāo)方面，傳統(tǒng)手段是將機組熱力系統(tǒng)當(dāng)中涉及到的主要控制元素拆分為獨立的單個指標(biāo)，通過統(tǒng)計先進(jìn)值或是設(shè)計值，將其當(dāng)作目標(biāo)，對機組電氣運行經(jīng)濟(jì)性作出評價考核。但是，這種方法在實際的工作中，并不能對機組電氣運行真實情況作出反應(yīng)，其原因有二。一是經(jīng)濟(jì)性受到的影響因素眾多，是由多個不同的運行參數(shù)所共同決定，單個獨立的參數(shù)并不能全面對經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行反映。二是各個獨立指標(biāo)會跟隨負(fù)荷變化表現(xiàn)出非線性變化的規(guī)律，不能作為衡量動態(tài)變化過程的參考。所以，在建立經(jīng)濟(jì)性模型時，首先應(yīng)該確立機組電氣運行優(yōu)化管理的指標(biāo)，以基準(zhǔn)耗煤和運行耗煤作為考量標(biāo)準(zhǔn)對機組電氣運行進(jìn)行考量，以煤耗考核系數(shù)對檢測系統(tǒng)進(jìn)行運行考核，以此對機組電氣運行展開全面考核。在計算機組電氣優(yōu)化管理指標(biāo)這方面，確立相應(yīng)的管理指標(biāo)之后，就可以實現(xiàn)機組電氣運行的動態(tài)管理，因此可以通過煤耗考核系數(shù)對其進(jìn)行計算。其計算公式為：k=bg/bj_g，該式中bg表示實際供電耗煤，而bj_g表示優(yōu)化基準(zhǔn)供電耗煤。此外，還可以根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)采集到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)鍋爐煤耗量、發(fā)電機功率、廠用電率以及煤發(fā)熱量等參數(shù)計算出對應(yīng)的正平衡供電煤耗。又可以根據(jù)時間、發(fā)電機實際功率等參數(shù)計算出對應(yīng)的反平衡供電煤耗。

三、300MW機組電氣運行優(yōu)化管理的具體應(yīng)用

（一）基本應(yīng)用前提

基于前文所述的內(nèi)容，該機組電氣運行優(yōu)化管理系統(tǒng)最適用的對象就是單元制火電機組，而對于其他不同類型的火電機組而言，可以對該方法稍加改良然后進(jìn)行利用?？偟恼f來，在運用電氣運行優(yōu)化管理系統(tǒng)時，必須滿足以下幾個基本前提。第一，在電廠中，首先應(yīng)該擁有一個完整的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時應(yīng)該具備相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件開發(fā)平臺等。在選擇工作站時，應(yīng)該以安全可靠的系統(tǒng)平臺作為基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，就可以通過計算機設(shè)備以及電廠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將相關(guān)的實時信息數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)庫中，以供電氣運行優(yōu)化管理使用。第二，對于300MW的發(fā)電機組而言，其應(yīng)該具備集散控制系統(tǒng)，同時還需對應(yīng)地設(shè)置輔機電量采集系統(tǒng)、煤熱值快速分析儀以及微波在線飛灰測碳儀器等儀器設(shè)備，以便能夠?qū)C組各項運行參數(shù)進(jìn)行及時測量。第三，為了確保該優(yōu)化運行管理系統(tǒng)能夠完善展開各項工作，還需要對客戶機以及服務(wù)器進(jìn)行設(shè)置。最好配置專門的設(shè)備，已滿足其穩(wěn)定、安全的運行要求。

（二）一般過程

300MW機組電氣運行優(yōu)化管理集合了多種技術(shù)與管理手段，在實施過程中需要涉及很多廣泛而專業(yè)的知識。所以，應(yīng)該對優(yōu)化管理系統(tǒng)的運行過程予以明確，確保能夠正確實現(xiàn)機組電氣運行的優(yōu)化管理。首先，需要進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備和實驗摸底，只有這兩方面的工作得到完善與肯定，才能展開后續(xù)工作。這需要完善搜集與分析相關(guān)資料，以此為基礎(chǔ)展開全面的摸底實驗，然后根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行計算、得出結(jié)論，最后對優(yōu)化方案進(jìn)行評估和完善。其次，對機組電氣運行管理進(jìn)行尋優(yōu)和調(diào)整。根據(jù)上一環(huán)節(jié)的實驗結(jié)果，依照現(xiàn)場設(shè)備消缺對優(yōu)化目標(biāo)予以確定，尋找機組在調(diào)峰范圍內(nèi)的最佳運行方式，對汽機和鍋爐進(jìn)行調(diào)整。通過這一系列工作，得出最佳運行工況，再通過實際運行展開進(jìn)一步優(yōu)化。再次，進(jìn)行基準(zhǔn)工況實驗。根據(jù)尋優(yōu)結(jié)果以及試運行的情況，應(yīng)該對機組電氣運行進(jìn)行基準(zhǔn)實驗。這可以以單個單元機組為對象，用供電煤耗作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，在確保安全的基礎(chǔ)上得出最佳運行參數(shù)及運行方式。

結(jié)束語

對300MW機組電氣運行優(yōu)化管理進(jìn)行研究具有重要的意義，尤其是在能源危機逐步顯現(xiàn)之后，該研究有利于提升電廠的發(fā)電生產(chǎn)效益。要實現(xiàn)300MW機組電氣運行優(yōu)化管理，就需要明確這一研究工作的意義，同時構(gòu)建對應(yīng)的性能計算模型、差耗模型以及經(jīng)濟(jì)性模型。然后對其應(yīng)用目標(biāo)和一般流程形成深入認(rèn)識，確保300MW機組能夠確實實現(xiàn)電氣運行優(yōu)化管理。

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