多燃料混合燃烧发电机组的负荷优化分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多燃料混合燃烧发电机组领域，尤其涉及一种多燃料混合燃烧发电机 组的负荷优化分配方法。
【背景技术】
[0002] 火电厂以烧煤炭为主，而约70%的煤炭资源消耗于此，因此对煤炭资源的优化利 用以及引进新能源的综合利用，将为我国整体能源综合优化利用及节能减排带来很大的影 响。除此之外，钢铁企业利用副产品发电为能源综合利用提供了新的途径。高炉煤气BFG是 钢铁工业生产过程中产生的一种低热值气体燃料，它的热值一般在3125-3542KJ/Nm 3左右。 相对目前的热机来说，是属于高品位能源。焦炉煤气C0G是在炼焦炉过程中生产焦炭和焦 油产品时所产生的一种可燃性气体，属于高热值煤气。转炉煤气LDG是转炉炼钢过程中，铁 水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，是中等热值的气 体燃料。还有天然气NG和轻油等燃料，从经济效益看，它们的上网电价较低，具有较强的竞 争力。因此，有效利用钢铁企业炼钢所产生的废气发电，能提高能源的利用效率和减少废气 排放。
[0003] 和常规的火力发电机组相比，采用高炉煤气发电复杂之处在于作为能源综合利用 设备，它既要满足电网调度的需求以保障电网的安全，同时又要使用高炉休风等特殊工况 的燃料调配和机组检修或故障时富余燃气的平衡。因此，必须从多目标决策的角度进行机 组负荷的优化调度和燃料的经济配比以及环保的达标，以确保电厂机组能源综合化利用。 这主要的研究工作体现在对于可掺烧高炉煤气的多燃料发电机组，如何分配负荷及高炉煤 气，使得电厂发电机组最大程度上利用高炉煤气以降低燃煤的消耗量，且保证上网电量满 足电网要求，从而达到综合利用及节能减排的功效。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种多燃料混合燃烧发电机组的负荷优化分 配方法，该方法先利用Kuhn-Tucker最优性条件处理得到各单元机组的负荷范围，然后将 BFG优先分配给特定单元机组上限运行，剩余的负荷按等微增率准则分配，当某台机组检修 时，仍能得到剩余发电机组最优的负荷分配结果，减少了火电机组的煤耗率，对推进国家节 能减排具有积极向上的意义。
[0005] 本发明是这样实现的：一种多燃料混合燃烧发电机组的负荷优化分配方法，该多 燃料混合燃烧发电机组由若干燃气单元机组和若干气煤混合燃料单元机组并联运行构成， 根据机组煤耗特性，通过热力学试验建立各个单元机组发电功率与标准煤消耗量的函数关 系，并将各种燃料转换成为标准煤，根据总发电功率和燃料量进行各单元机组的负荷分配， 包括以下步骤： S1 :分析各单元机组发电功率的历史数据，设置各单元机组的发电功率上限和发电功 率下限； S2:燃气单元机组在燃气供应量能满足的前提下始终以发电功率上限运行，在燃气量 不足时，将燃气转换成标准煤后根据发电功率与标准煤消耗量的函数关系计算出实际发电 功率； S3 :在总发电功率中扣除所有燃气单元机组的发电功率，得到剩余总发电功率； S4:按等微增率准则，在气煤混合燃料单元机组中分配剩余总发电功率，得到各个气煤 混合燃料单元机组的初始分配发电功率； S5 :将各个气煤混合燃料单元机组的初始分配发电功率与对应的发电功率上限和发电 功率下限进行比较，并作如下选择， 1) 如果某一单元机组的初始分配发电功率大于其发电功率上限，则将该单元机组的发 电功率上限作为其分配的发电功率，并在剩余总发电功率中扣除该上限值，然后余下的发 电功率在没有超限的其余单元机组间重新按照等微增率准则进行分配； 2) 如果某一单元机组的初始分配发电功率小于其发电功率下限，则将该单元机组的发 电功率下限作为其分配的发电功率，并在剩余总发电功率中扣除该下限值，然后余下的发 电功率在没有超限的其余单元机组间重新按照等微增率准则进行分配； 重复该操作，直到所有的气煤混合燃料单元机组分配到的发电功率都在其发电功率上 限和发电功率下限范围内，最终的结果作为各个气煤混合燃料单元机组优化分配的发电功 率，完成所有单元机组的负荷分配。
[0006] 所述的燃料为燃煤、BFG、COG、LDG、NG。
[0007] 所述燃料中的燃气为BFG、COG、LDG、NG。
[0008] 若干所述的燃气单元机组中设置一台为纯燃气单元机组，燃气中的BFG优先分配 给纯燃气单元机组，BFG量多余的部分再分配给其他燃气单元机组，再有剩余的BFG则分配 给气煤混合燃料单元机组。
[0009] 当BFG有多余需要分配给气煤混合燃料单元机组时，分配的BFG量需要保证该单 元机组的下限值，即点火值，如果剩余的BFG量不能满足下限值，则直接排放。
[0010] 本发明基于多燃料混合燃烧发电机组的负荷优化分配方法，可以帮助运行人员在 已知总发电功率和总BFG量的情况下，得出最优化的负荷分配结果。首先通过热力试验参 数获得机组的煤耗特性曲线，以煤耗量为目标函数。在等微增率法算法之上，根据每台机组 的约束条件优化分配各台机组的负荷。当某台机组检修时，仍能得到剩余发电机组的负荷 最优分配结果。若优化结果不满足机组上下限的约束条件，则对越限的机组进行处理，并且 在没有越限的机组之间重新进行分配，并通过实际的算例分析证明了这一算法的可行性， 减少了火电机组的煤耗率，对推进国家节能减排具有积极向上的意义。
[0011] 本发明的目的是针对多燃料混合燃烧发电机组的负荷优化分配技术的现状，通过 热力学试验建立各个单元机组负荷与标准煤消耗量的函数关系，在电厂机组运行各类约束 条件、不同燃料和不同运行限制条件影响的基础上，结合等微增率算法，来最优的分配每台 发电机组的负荷。当某台机组检修时，仍能得到剩余发电机组最优的负荷分配结果；在不对 电厂硬件设施进行改造的前提下，仅需对各个单元机组的负荷指令重新分配，就能有效提 高电厂运行的经济性，并确保能源综合化利用及节能减排。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明多燃料混合燃烧发电机组的负荷优化分配方法的流程框图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0014] 实施例1 如图1所示，一种多燃料混合燃烧发电机组的负荷优化分配方法，该多燃料混合燃烧 发电机组由若干燃气单元机组和若干气煤混合燃料单元机组并联运行构成，根据机组煤耗 特性，通过热力学试验建立各个单元机组发电功率P与标准煤消耗量F的函数关系F (P)，通 过电厂现有分散控制系统DCS和厂级监控信息系统SIS，采集发电机组优化分配所需测点 参数， F=F(P) (1) 式中，P为发电功率，单位为丽； F为标准煤消耗量，单位为t/h。
[0015] 通过热力试验得到标准煤消耗量F和发电有功功率P的离散数据点，对于这些离 散的数据点，用一条近似的平滑曲线来代替实际的耗量特性曲线；采用多项式拟合，并采用 二次曲线来近似表示，这时煤耗量特性表示为：
式中，aybpCi为第i台单元机组的能耗特性系数，该系数为经验参数，通过实验取得； 匕为第i台单元机组的标准煤消耗量； Pi为第i台单元机组的发电功率。
[0016] 根据总发电功率和燃料量进行各单元机组的负荷优化分配。
[0017] 本发明中所述的燃料为燃煤、8?6、0?、0^、如，其中燃气为8?6、0?、0^、如；将 各种燃料转换成为标准煤，以便于统一计算。
[0018] 包括以下步骤： S1 :分析各单元机组发电功率的历史数据，按照Kuhn-Tucker最优性条件进行，设置各 单元机组的发电功率上限和发电功率下限； S2:燃气单元机组在燃气供应量能满足的前提下始终以发电功率上限运行，在燃气量 不足时，将燃气转换成标准煤后根据发电功率与标准煤消耗量的函数关系计算出实际发电 功率；这样做是因为BFG来自炼钢的循环废气，如不及时用于发电需要烧掉排放，这样就浪 费了其中的热力。
[0019] 在本实施例中，若干所述的燃气单元机组中设置一台为纯燃气单元机组，燃气中 的BFG优先分配给纯燃气单元机组，BFG量多余的部分再分配给其他燃气单元机组，再有剩 余的BGF则分配给气煤混合燃料单元机组；当BFG有多余需要分配给气煤混合燃料单元机 组时，分配的BFG量需要保证该单元机组的下限值，即点火值，如果剩余的BFG量不能满足 下限值，则直接排放。
[0020] S3 :在总发电功率中扣除所有燃气单元机组的发电功率，得到剩余总发电功率； S4 :按等微增率准则，在气煤混合燃料单元机组分配剩余总发电功率，得到各个气煤混 合燃料单元机组的初始分配发电功率； 以一座火力发电厂中有n台单元机组