多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域，尤其涉及一種多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī) 組的負(fù)荷優(yōu)化分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 火電廠以燒煤炭為主，而約70%的煤炭資源消耗于此，因此對煤炭資源的優(yōu)化利 用以及引進(jìn)新能源的綜合利用，將為我國整體能源綜合優(yōu)化利用及節(jié)能減排帶來很大的影 響。除此之外，鋼鐵企業(yè)利用副產(chǎn)品發(fā)電為能源綜合利用提供了新的途徑。高爐煤氣BFG是 鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種低熱值氣體燃料，它的熱值一般在3125-3542KJ/Nm 3左右。 相對目前的熱機(jī)來說，是屬于高品位能源。焦?fàn)t煤氣C0G是在煉焦?fàn)t過程中生產(chǎn)焦炭和焦 油產(chǎn)品時(shí)所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，屬于高熱值煤氣。轉(zhuǎn)爐煤氣LDG是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，鐵 水中的碳在高溫下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合氣體，是中等熱值的氣 體燃料。還有天然氣NG和輕油等燃料，從經(jīng)濟(jì)效益看，它們的上網(wǎng)電價(jià)較低，具有較強(qiáng)的競 爭力。因此，有效利用鋼鐵企業(yè)煉鋼所產(chǎn)生的廢氣發(fā)電，能提高能源的利用效率和減少廢氣 排放。
[0003] 和常規(guī)的火力發(fā)電機(jī)組相比，采用高爐煤氣發(fā)電復(fù)雜之處在于作為能源綜合利用 設(shè)備，它既要滿足電網(wǎng)調(diào)度的需求以保障電網(wǎng)的安全，同時(shí)又要使用高爐休風(fēng)等特殊工況 的燃料調(diào)配和機(jī)組檢修或故障時(shí)富余燃?xì)獾钠胶?。因此，必須從多目?biāo)決策的角度進(jìn)行機(jī) 組負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度和燃料的經(jīng)濟(jì)配比以及環(huán)保的達(dá)標(biāo)，以確保電廠機(jī)組能源綜合化利用。 這主要的研究工作體現(xiàn)在對于可摻燒高爐煤氣的多燃料發(fā)電機(jī)組，如何分配負(fù)荷及高爐煤 氣，使得電廠發(fā)電機(jī)組最大程度上利用高爐煤氣以降低燃煤的消耗量，且保證上網(wǎng)電量滿 足電網(wǎng)要求，從而達(dá)到綜合利用及節(jié)能減排的功效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分 配方法，該方法先利用Kuhn-Tucker最優(yōu)性條件處理得到各單元機(jī)組的負(fù)荷范圍，然后將 BFG優(yōu)先分配給特定單元機(jī)組上限運(yùn)行，剩余的負(fù)荷按等微增率準(zhǔn)則分配，當(dāng)某臺(tái)機(jī)組檢修 時(shí)，仍能得到剩余發(fā)電機(jī)組最優(yōu)的負(fù)荷分配結(jié)果，減少了火電機(jī)組的煤耗率，對推進(jìn)國家節(jié) 能減排具有積極向上的意義。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，該多 燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組由若干燃?xì)鈫卧獧C(jī)組和若干氣煤混合燃料單元機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行構(gòu)成， 根據(jù)機(jī)組煤耗特性，通過熱力學(xué)試驗(yàn)建立各個(gè)單元機(jī)組發(fā)電功率與標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量的函數(shù)關(guān) 系，并將各種燃料轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)煤，根據(jù)總發(fā)電功率和燃料量進(jìn)行各單元機(jī)組的負(fù)荷分配， 包括以下步驟： S1 :分析各單元機(jī)組發(fā)電功率的歷史數(shù)據(jù)，設(shè)置各單元機(jī)組的發(fā)電功率上限和發(fā)電功 率下限； S2:燃?xì)鈫卧獧C(jī)組在燃?xì)夤?yīng)量能滿足的前提下始終以發(fā)電功率上限運(yùn)行，在燃?xì)饬?不足時(shí)，將燃?xì)廪D(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)煤后根據(jù)發(fā)電功率與標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量的函數(shù)關(guān)系計(jì)算出實(shí)際發(fā)電 功率； S3 :在總發(fā)電功率中扣除所有燃?xì)鈫卧獧C(jī)組的發(fā)電功率，得到剩余總發(fā)電功率； S4:按等微增率準(zhǔn)則，在氣煤混合燃料單元機(jī)組中分配剩余總發(fā)電功率，得到各個(gè)氣煤 混合燃料單元機(jī)組的初始分配發(fā)電功率； S5 :將各個(gè)氣煤混合燃料單元機(jī)組的初始分配發(fā)電功率與對應(yīng)的發(fā)電功率上限和發(fā)電 功率下限進(jìn)行比較，并作如下選擇， 1) 如果某一單元機(jī)組的初始分配發(fā)電功率大于其發(fā)電功率上限，則將該單元機(jī)組的發(fā) 電功率上限作為其分配的發(fā)電功率，并在剩余總發(fā)電功率中扣除該上限值，然后余下的發(fā) 電功率在沒有超限的其余單元機(jī)組間重新按照等微增率準(zhǔn)則進(jìn)行分配； 2) 如果某一單元機(jī)組的初始分配發(fā)電功率小于其發(fā)電功率下限，則將該單元機(jī)組的發(fā) 電功率下限作為其分配的發(fā)電功率，并在剩余總發(fā)電功率中扣除該下限值，然后余下的發(fā) 電功率在沒有超限的其余單元機(jī)組間重新按照等微增率準(zhǔn)則進(jìn)行分配； 重復(fù)該操作，直到所有的氣煤混合燃料單元機(jī)組分配到的發(fā)電功率都在其發(fā)電功率上 限和發(fā)電功率下限范圍內(nèi)，最終的結(jié)果作為各個(gè)氣煤混合燃料單元機(jī)組優(yōu)化分配的發(fā)電功 率，完成所有單元機(jī)組的負(fù)荷分配。
[0006] 所述的燃料為燃煤、BFG、COG、LDG、NG。
[0007] 所述燃料中的燃?xì)鉃锽FG、COG、LDG、NG。
[0008] 若干所述的燃?xì)鈫卧獧C(jī)組中設(shè)置一臺(tái)為純?nèi)細(xì)鈫卧獧C(jī)組，燃?xì)庵械腂FG優(yōu)先分配 給純?nèi)細(xì)鈫卧獧C(jī)組，BFG量多余的部分再分配給其他燃?xì)鈫卧獧C(jī)組，再有剩余的BFG則分配 給氣煤混合燃料單元機(jī)組。
[0009] 當(dāng)BFG有多余需要分配給氣煤混合燃料單元機(jī)組時(shí)，分配的BFG量需要保證該單 元機(jī)組的下限值，即點(diǎn)火值，如果剩余的BFG量不能滿足下限值，則直接排放。
[0010] 本發(fā)明基于多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，可以幫助運(yùn)行人員在 已知總發(fā)電功率和總BFG量的情況下，得出最優(yōu)化的負(fù)荷分配結(jié)果。首先通過熱力試驗(yàn)參 數(shù)獲得機(jī)組的煤耗特性曲線，以煤耗量為目標(biāo)函數(shù)。在等微增率法算法之上，根據(jù)每臺(tái)機(jī)組 的約束條件優(yōu)化分配各臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷。當(dāng)某臺(tái)機(jī)組檢修時(shí)，仍能得到剩余發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷 最優(yōu)分配結(jié)果。若優(yōu)化結(jié)果不滿足機(jī)組上下限的約束條件，則對越限的機(jī)組進(jìn)行處理，并且 在沒有越限的機(jī)組之間重新進(jìn)行分配，并通過實(shí)際的算例分析證明了這一算法的可行性， 減少了火電機(jī)組的煤耗率，對推進(jìn)國家節(jié)能減排具有積極向上的意義。
[0011] 本發(fā)明的目的是針對多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配技術(shù)的現(xiàn)狀，通過 熱力學(xué)試驗(yàn)建立各個(gè)單元機(jī)組負(fù)荷與標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量的函數(shù)關(guān)系，在電廠機(jī)組運(yùn)行各類約束 條件、不同燃料和不同運(yùn)行限制條件影響的基礎(chǔ)上，結(jié)合等微增率算法，來最優(yōu)的分配每臺(tái) 發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷。當(dāng)某臺(tái)機(jī)組檢修時(shí)，仍能得到剩余發(fā)電機(jī)組最優(yōu)的負(fù)荷分配結(jié)果；在不對 電廠硬件設(shè)施進(jìn)行改造的前提下，僅需對各個(gè)單元機(jī)組的負(fù)荷指令重新分配，就能有效提 高電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，并確保能源綜合化利用及節(jié)能減排。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配方法的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0014] 實(shí)施例1 如圖1所示，一種多燃料混合燃燒發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配方法，該多燃料混合燃燒 發(fā)電機(jī)組由若干燃?xì)鈫卧獧C(jī)組和若干氣煤混合燃料單元機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行構(gòu)成，根據(jù)機(jī)組煤耗 特性，通過熱力學(xué)試驗(yàn)建立各個(gè)單元機(jī)組發(fā)電功率P與標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量F的函數(shù)關(guān)系F (P)，通 過電廠現(xiàn)有分散控制系統(tǒng)DCS和廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)SIS，采集發(fā)電機(jī)組優(yōu)化分配所需測點(diǎn) 參數(shù)， F=F(P) (1) 式中，P為發(fā)電功率，單位為麗； F為標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量，單位為t/h。
[0015] 通過熱力試驗(yàn)得到標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量F和發(fā)電有功功率P的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)，對于這些離 散的數(shù)據(jù)點(diǎn)，用一條近似的平滑曲線來代替實(shí)際的耗量特性曲線；采用多項(xiàng)式擬合，并采用 二次曲線來近似表示，這時(shí)煤耗量特性表示為：
式中，aybpCi為第i臺(tái)單元機(jī)組的能耗特性系數(shù)，該系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)取得； 匕為第i臺(tái)單元機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量； Pi為第i臺(tái)單元機(jī)組的發(fā)電功率。
[0016] 根據(jù)總發(fā)電功率和燃料量進(jìn)行各單元機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配。
[0017] 本發(fā)明中所述的燃料為燃煤、8?6、0?、0^、如，其中燃?xì)鉃??6、0?、0^、如；將 各種燃料轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)煤，以便于統(tǒng)一計(jì)算。
[0018] 包括以下步驟： S1 :分析各單元機(jī)組發(fā)電功率的歷史數(shù)據(jù)，按照Kuhn-Tucker最優(yōu)性條件進(jìn)行，設(shè)置各 單元機(jī)組的發(fā)電功率上限和發(fā)電功率下限； S2:燃?xì)鈫卧獧C(jī)組在燃?xì)夤?yīng)量能滿足的前提下始終以發(fā)電功率上限運(yùn)行，在燃?xì)饬?不足時(shí)，將燃?xì)廪D(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)煤后根據(jù)發(fā)電功率與標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量的函數(shù)關(guān)系計(jì)算出實(shí)際發(fā)電 功率；這樣做是因?yàn)锽FG來自煉鋼的循環(huán)廢氣，如不及時(shí)用于發(fā)電需要燒掉排放，這樣就浪 費(fèi)了其中的熱力。
[0019] 在本實(shí)施例中，若干所述的燃?xì)鈫卧獧C(jī)組中設(shè)置一臺(tái)為純?nèi)細(xì)鈫卧獧C(jī)組，燃?xì)庵?的BFG優(yōu)先分配給純?nèi)細(xì)鈫卧獧C(jī)組，BFG量多余的部分再分配給其他燃?xì)鈫卧獧C(jī)組，再有剩 余的BGF則分配給氣煤混合燃料單元機(jī)組；當(dāng)BFG有多余需要分配給氣煤混合燃料單元機(jī) 組時(shí)，分配的BFG量需要保證該單元機(jī)組的下限值，即點(diǎn)火值，如果剩余的BFG量不能滿足 下限值，則直接排放。
[0020] S3 :在總發(fā)電功率中扣除所有燃?xì)鈫卧獧C(jī)組的發(fā)電功率，得到剩余總發(fā)電功率； S4 :按等微增率準(zhǔn)則，在氣煤混合燃料單元機(jī)組分配剩余總發(fā)電功率，得到各個(gè)氣煤混 合燃料單元機(jī)組的初始分配發(fā)電功率； 以一座火力發(fā)電廠中有n臺(tái)單元機(jī)組