基于负荷响应率的火电厂控制策略及经济运行评价.doc

1、基于负荷响应率的火电厂控制策略及经济运行评价摘要：电网实施“两个细则”之后，各电厂为提升机组协调控制品质，提高机组负荷响应率，从技术、管理等各方面积极实践，并从机组安全性与经济性之间探求最佳结合点。下面我们以 AGC 简单阐述火电厂控制策略及经济运行。 关键词：负荷响应率；火电厂；策略；经济运行 中图分类号： F407 文献标识码： A 一、火电厂基于负荷响应率优化控制的必要性 一个安全、优质、经济运行的电力系统是进行电力、电量交易的重要条件。自动发电控制是保证发、用电平衡，维持系统频率在规定值的有效手段，对电力系统的安全、优质、经济运行发挥着重要的作用。电力市场运营的目标之一就是要利用市场机

2、制优化资源配置，实现在线经济调度，降低发电与供电费用。 “两个细则”经济与电厂以抢发电量争取更多利润的运营经济之间存在矛盾，因为负荷率越低， “两个细则”经济效益会越好，但是随之而来的电厂电量与发电利润会降低。另外， “两个细则”经济越好，意味着机组的负荷响应率越高，因为调节速率是“两个细则”评价中机组综合调节性能的最活跃因素，这样会造成机组的稳定性与设备系统经济性变差。这两个矛盾直接决定了火电厂的经济运行策略。 二、 “两个细则”AGC 性能指标考核度量方法 （一）AGC 机组调节过程 图 1 图 1 反映了一台机组 AGC 控制程序对该机组发出一个功率指令之后，机组跨出响应死区、升负荷、小

3、幅振荡、稳定在指令功率点值的全过程(升降两个过程)。红色的曲线为实际负荷变化曲线，相对于理想状态的阶跃响应曲线，可以看出此机组的调节速率、调节精度、响应 AGC 指令时间等关键参数。 （二） AGC 性能指标计算方法 定义两类 AGC 补偿考核指标，即可用率、调节性能。 1、可用率反映机组 AGC 功能良好可用状态。 2、调节性能目前考虑调节速率、调节精度与响应时间等三个因素的综合体现。各类指标的计算方法如下: 一网内各个电厂之间的恶性竞争，同时便于 K1、K2、K3 值计算、统计和分析。电厂机组 AGC 调节速率越快对电网运行控制越有利，但机组其他参数的变化幅度超过一定限度后，可能对机组自身

4、和电网安全稳定运行造成影响。采用此种更合理的补偿方式，减少超高速率机组的补偿份额，使大多数机组都运行在一个稳定合理的速率范围内，能够避免电厂机组盲目追求 AGC 补偿费用而出现“拼设备”等无序竞争。三个调节性能指标计算公式间表 1： 表 1 由上述公式可以看出，机组 AGC 性能指标与机组功率调节的响应时间、响应速率和稳定性有关，即机组动作越快、调节速率越高、与 AGC指令偏差越小机组的性能指标 KP 越高，这台机组在电网调峰中的贡献值越大，在“两个细则”市场环境竞争中的补偿越高，机组获得的经济利益越高。 三、 “两个细则”发电环境下影响电厂经济运行的因素分析 建立基于负荷响应率的机组经济运行

5、评价指标，建立系统、全面、科学的综合评价体系是火电厂进行经济性评价、发现运行管理中存在问题的重要前提。本文针对“两个细则”发电市场竞争环境，提出基于负荷响应率的火电厂实现运营效益最大化的方案策略，从这个角度出发，影响火电厂运行经济性的指标有以下方面。 （一）负荷指标 反映火电厂发电负荷的指标主要有:发电量、负荷率、供电量、平均负荷等，在此主要选择发电量、负荷率作为负荷能力经济性评价指标。发电量是指发电机组在计算期内生产的电能量，即发电机组实际发出的有功功率与发电机运行小时的乘积。影响发电量的因素主要包括:运行小时数、负荷率和装机容量;平均负荷是指计算期内瞬时负荷的平均值，即一定时间内发电量与计

6、算期的日历小时之比，平均负荷反映发电设备带负荷的状况，而负荷率用以说明负荷的均衡程度，数值越大说明带负荷均衡，发电设备能力利用高，即发电效率高，经济性好。对于发电厂来说，更多关心的是机组带负荷状况，因而利用出力系数来反映发电厂的出力情况，出力系数即负荷系数，是指平均负荷与发电机额定容量之比。出力系数对供电煤耗影响幅度很大，负荷越高，供电煤耗越低，反之供电煤耗越大。 （二）机组能效指标 能效是反映火电厂经济性的综合指标，包括电厂绝对效率、供电煤耗、供电水耗和非生产用能等。供电煤耗率是供电标准煤耗的简称，是指火电厂向外每供出 1KWh 电能所消耗的标准煤耗，供电标准煤耗等于计算期内发电耗用标准煤耗

7、量除以计算期内供电量。供电煤耗率是按照厂供电量计算的消耗指标，厂供电量是发电厂的最终产品，因此供电煤耗率反映了火电厂生产单位电能的综合能耗水平。供电水耗等于计算期内发电耗用水量除以计算期内供电量。 四、机组能效指标是设备可靠性管理的措施 （一）设备效率 在火电厂的热能转换为电能的过程中存在各种损失，通常使用各种效率来衡量整个能量转换过程中不同阶段的能量利用程度。能够反映汽轮机热耗和效率的指标。主要有：热耗量、汽耗率、汽轮机组热耗率、缸效率、相对内效率、相对有效效率、循环热效率、汽轮发电机组相对电效率、汽动给水泵组效率、汽动给水泵组汽耗率、汽轮发电机组热效率等。锅炉是利用燃烧燃料释放的热能加热给

8、水，产生一定参数和品质的蒸汽、热水驱动汽轮机的机械设备。锅炉指标的好坏直接决定整台机组的安全经济运行。 锅炉热效率即简称锅炉效率，是指锅炉总有效利用热量占单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比。锅炉效率与锅炉蒸汽参数有关，一般高压锅炉效率 90%以上，超高压锅炉效率 91%以上，超临界锅炉效率 92%以上。锅炉效率每提高 1 个百分点，发电煤耗约减少 3.0-4.Og/kWh。锅炉净效率是考虑了锅炉本身需用的热量消耗及其主要辅机电耗后的效率。火电厂除了主要发电设备外还有许多主要辅机，如引风机、送风机、给煤机等，降低这些辅机的单耗即可以大大降低厂用电率，提高火电厂的经济效率。单耗指标的评价依据主

9、要包括:风机单耗、水泵单耗、制粉系统单耗、上煤耗电率、冷却塔耗电率、制水单耗、除灰系统单耗、除尘系统单耗、脱硫系统单耗和脱硝系统单耗等。 （二）安全性指标 AGC 速率提高到一定程度对主辅机的安全性影响过程有直接的、有间接的，有严重的、有一般的，本文将影响机组安全性的所有指标汇总成一个综合指标，作为提升机组经济性的一个“掣肘”指标，纳入到机组优化运行经济性评价框架中。火电厂生产设备是保证火电厂正常运行的重要组成部分，尤其是锅炉、汽轮机和电气设备的安全可靠运行是保障火电厂安全运行的基础，这些设备发生故障往往会给火电厂给来不可估量的损失甚至人身伤亡，因此对三大设备的安全评价是火电厂安全评价的主要方

10、面。由于本文只研究机组基于负荷响应率的工作，不再考虑环境、人员等安全性指标。综上，影响机组优化运行经济性的指标如下表2： 表 2 综上所述，在保障安全的前提下，若提高电厂运行经济性水平，加强设备可靠性管理是关键，这也是每个电厂实现盈利和可持续发展的重要策略。 总之，随着经济发展和社会进步，机组的调控和管理模式会不断变化，如何既经济又安全的使机组运行是火电厂重点研究的问题。对于机组调控问题，应重点关注技术的开发，不断改进和完善技术水平，对于机组的管理模式，应随时关注机组运行过程中与“两个细则”相关的缺陷，积极分析问题并查找原因制定措施，尽量避免由于设备异常等原因造成的考核费用。 参考文献： 1.周京阳.于尔铿.能量管理系统（EMS）M. 北京: 科学出版社.2011. 2刘铭刚.自动发电控制技术在电网中的应用J.华北电力大学学报.2012. 3张锋.张怡.赵良.浙江电网自动发电控制的现状与对策分析J.继电器.2012.