燃煤发输电侧节能减排优化研究

李正琼 胡英军

【摘要】燃煤电厂是重要的耗能领域，发电过程中不仅消耗大量能源，同时对生态环境造成污染，在能源与环境的双重危机下，如何实现燃煤电厂发电及输电过程的节能减排已经成为全社会共同需要思考的问题。本文主要对燃煤电厂发输电侧节能减排优化系统进行概述，并分析了具体计算方法。

【关键词】燃煤电厂；发输电侧；节能减排；优化措施

前言

随着社会经济的发展，各个领域对用电量提出了更高要求，而随着可持续发展战略的实施，节能减排已经成为全社会的共识，这些都对燃煤电厂提出了新要求。一方面要满足社会各界的用电需求，另一方面要做到节能减排，降低能源消耗以及环境污染，实现我国电力事业的进一步发展。

1.燃煤电厂发输电侧节能减排优化系统简述

1.1两级计算方法分析

当前我国大多数燃煤电厂在进行能耗计算时，都采用一级计算方法，数据采集软件在计算过程中发挥重要作用，在这类软件的作用下，服务器会自动采集机组运行参数，对于试验数据等特殊参数，则需要人工输入，根据这些数据对机组性能进行判断，实现机组的优化运行。这一过程受到很多因素的影响，尤其是计算方法的差异不利于电力的统一调度，这对于节能减排来说是非常不利的。为了解决这一问题，人们提出了两级计算方法，将各电厂计算服务器设置为子站，数据采集的过程中，需要将各个子站机组信息完整、准确的傳输到服务器中，根据这些数据计算出线损率以及节能减排指数等关键信息，对机组负荷进行优化配置，对电力进行统一调度，实现节能减排目标[1]。

1.2以两级计算方法为基础的发输电侧节能减排优化系统

首先要建立一个电网中调计算主站，其将各个子站的数据综合起来，得到相关评价指标，如耗煤量以及节能减排指数等，实现电力的优化调度。除此之外，还可以改变以往的负荷控制方法，不直接控制机组，而是对全厂开展负荷调度。这样就实现了负荷优化软件与负荷指令的有效衔接，对机组资源进行优化配置，不仅可以节约大量煤资源，同时可以降低会环境的污染，响应国家的节能减排号召。

2.发输电侧节能减排优化系统的研究

2.1节能减排指数的修正

两级计算方法的应用最大的特征就是不仅要计算发输电侧的节能减排指数，同时要根据电网负荷的变化对机组进行优化配置，这就需要对煤耗进行修正。实践证明，要得到最佳的机组分配方案，实现节能减排目标，就必须获取一个精确的耗煤特性曲线，要求曲线能够准确反映出机组实时耗能情况。而煤耗本身又受到很多因素的影响，除了系统运行方式以及工作人员水平以外，还与运行环境有直接关系，而这些因素又不是一成不变的，就是说燃煤发输电侧的耗能特征随时处于变化之中吗，因此要求系统做到对耗煤特性的实时更新，这样才能精确反应机组当前的运行状况，保证优化方案的合理性。

为了达到上述要求，一方面要对历史数据进行分析，另一方面要收集并计算实时数据，根据计算结果来确定各个子站机组中的各项热力学指标，得到子站以及总站的能耗曲线。采用修正方法对曲线进行修正，并根据数据变化适时更新曲线。由于机组负荷发生变化以后，煤耗也会随之变化，选择不同的优化方法，需要使用不同的煤耗曲线，曲线拟合一般有三种形式，一是线性拟合，这种方式精度不高，在进行线性规划算法的负荷分配时适合使用这种方法；二是双曲线拟合，这种方式比较适合负荷分配模型的建立；三是二次多项式拟合，这种方法的精度较高，如果对拟合精度有特殊要求，可以使用这种方法。

2.2机组负荷优化分配

2.2.1分配原则 电网企业在开展电力调度工作时，一般都比较关注两个问题，一是安全性，二是稳定性。社会用电需求也受到多种因素影响，除了季节和天气因素意外，还与时段有直接关系，这就导致用电需求变化的不稳定性，无法保证发电机组完全完按照设计运行，负荷变化明显时，谷峰差值就会明显加大，机组运行效率就会下降，主要体现在两方面，一是经济层面，二是环保层面。除此之外，机组损耗也会加大，使用寿命降低。为了解决上述问题，需要对厂级负荷进行优化分配，一方面，要保证机组可以满足供电和输电要求；另一方面，在满足供电及输电量的前提下，还要考虑另外两个因素，一是稳定性，要尽量提升供输电的稳定性，二是经济性，尽量提高电厂盈利能力。这就要求工作人员根据实际情况对负荷进行合理调节，将这些负荷合理分配到各个机组中，满足上述要求。

2.2.2等微增率原理及其应用 机组负荷优化分配过程中经常会用到等微增率原理，具体如下：首先需要构件一个数学模型，在构件该模型的过程中，要先假设所有参与运行的机组给定，且机组的煤耗连续可微、微增率曲线连续可微，然后开展数学推导。这里假设系统中有m台机组，耗煤总量用P表示，得出以下两个公式：

P=P1+P2+…+PN= （1）

Pi=pi（Mi） （i=1，2，……n） （2）

公式中，pi表示第i台机组的耗煤特性，Mi表示第i台机组出力情况，根据这些公式列出相关矩阵，再根据变分学原理开展推导和计算。一般情况下，机组负荷上升，耗煤率就会随之增加，二者之间表现出一种单调递增的关系，这是得到最后负荷分配方案的重要前提。其次是方程求解，如果采用二次多项式拟合，最终可能得到上凸曲线，也可能得到下凸曲线，如果曲线二次项系数为负值，则为上凸函数，目标函数矩阵为非正定，如果选择这种拟合方法，选择优化算法时最好选择那些对曲线不高的选择，优化算法最好选择那些对曲线没有过多要求的，如果这种拟合方法无法满足实际需要，可以尝试使用双曲线拟合方法。分配负荷时应用等微增率原理体现出一定的局限性，这是因为其对耗能特性曲线有较高要求，如果所取极值无法满足实际需要，最终就有可能得到劣质解，为了避免这一问题，修正过程中可以做一些近似处理。

总结

随着社会经济的发展，能源危机以及环境危机进一步加剧，而社会各个领域对电能的需求却有增无减，为了解决这种矛盾，燃煤电厂的发输电侧节能减排系统的优化设计已经成为一种必然趋势。本文阐述了两级计算方法，并研究了以两级计算方法为基础的发输电侧节能减排优化系统，提出了节能减排指数的修正方法以及机组负荷优化分配，旨在为燃煤电厂发输电侧的节能减排优化设计提供参考。

参考文献

[1]王志轩，潘荔.我国燃煤电厂“十二五”大气污染物控制规划的思考[J].环境工程技术学报，2011，10（12）01：63-71.