火电机组有功功率负荷的经济分配方面的思考

谢瑞坤 燕宪瑞

（广东电网韶关乐昌供电局有限责任公司，广东 韶关 512200）

一、研究的意义

虽然现在增加了很多种新能源，但是在我国发电最稳定、比例最重的还是以火电为主，所以我们在这里只讨论火力发电。在火电厂中，由于各热力设备及热力系统的类型，设计水平，制造质量，安装工艺和运行状况的不同，使得同一个电厂内的各机组的功率和燃料消耗量的关系即：煤耗特性区别较大，为保证全厂在各负荷时段内总体运行的经济性，即等量的燃料消耗产生更多的电力，就应考虑全厂机组最优组合和运行机组间的负荷优化分配两个问题。从国内外经验可知机组优化的相对效率可达1%-2.5%，经济效益相当可观。

厂网分开与竞价上网的试行，使电力作为一种特殊的商品已进一步走向市场。我国电力供需矛盾已逐渐从供方市场转向需方市场，促使发、供电企业加强内部管理，降低消耗，增加产出。而目前电力企业成本较高，利润不高，依靠设备改造、电价改革来提高经济效益的空间又比较有限，因此充分挖掘内部潜力并努力降低成本，增强发电企业的投入产出，以加强企业在市场的竞争能力，就变得非常重要。所以研究火电厂多台机组间负荷优化分配系具有经济意义。

一个电厂里的机组容量不同，经济负荷范围就有可能不同，即使是同一个型号的机组，各自的效率也会有差别，给定的负荷在机组间分配时，不可能完全保证所有的机组都能够在比较经济的条件下负荷运行。把负荷优先分配给效率高的大容量机组似乎是一种经济的分配方式，但是通过分析可以知道，这样分配负荷并不一定最经济。电力系统的有功功率平衡表明，系统中各发电机组发出的总的有功功率应与系统中随机变化的有功负荷相等。但是，如何在各发电厂及发电机组间合理分配和控制有功负荷，使系统燃料消耗最少，是电力系统运行中需要研究的问题。

二、数学模型的建立

电力系统中发电机组输人与输出的关系(耗量特性)，如图2.1所示。

图2 .1 发电机组的耗量特性

图中 ，纵坐标为单位时间内消耗的燃料F或单位时间内消耗的水量w，横坐标为发电机输出功率P。不同发电机设备的耗量特性曲线形状不一样。

耗量特性曲线上某一点切线的斜率称为耗量微增率。它是单位时间内输人能量的微增量与输出功率微增量的比值，既λ△F/△P=dF/dP。耗量微增率特性曲线如下图所示。

图2 .2 耗量微增率特性曲线

通常,机组负荷最优分配问题一般可以描述如下：

设发电厂共有n台机组运行,其中第i台机组运行负荷为Pi，发电厂总负荷为Pload，则

式中，Pi,min为每台机组稳定运行的负荷下限，Pi,max为每台机组稳定运行的负荷上限。

设各台机组的成本为Fi，n台机组运行的总成本为：

有了机组负荷分配问题的数学模型，求解就有很多种方法了，例如传统优化方法：效率法、等微增率法、逐点法等，或者基于数学规划的方法例如：动态规划、线性规划法、非线性规划等。由于具体求解过程太长，这里就不表述了。但是无论多么复杂、多么先进的计算法，总是本着一个原则，扣着两个条件，就是机组输出功率和成本的关系，以及在满足负荷要求的同时尽量的减少发电成本，达到节约能源，提高利润的目的。只有首先了解了这三者之间的关系，掌握好了基础，才能更进一步地去掌握更加先进，更加复杂的经济调度分配法。

三、小结

节能，增效是目前我国电厂在安全运行的前提下首要解决的问题，电厂是耗能大户，提高机组运行的经济性不但可以节约能源，还可以减少粉尘排放对环境的污染。用电需求的增加，使电网中用电负荷峰谷差日益增大，致使电厂的负荷经常地，较大幅度地进行调整，所以提高电厂运行经济性，即实时合理分配机组间负荷具有重要的现实意义。