【正文】 記錄，定期采用運(yùn)行數(shù)據(jù)分析的結(jié)果相對(duì)能夠更加接近現(xiàn)在的機(jī)組性能。對(duì)于“反平衡”計(jì)算鍋爐效率時(shí)，需知道煤的成分與熱值，這些數(shù)據(jù)一般來自化學(xué)車間的分析結(jié)果。采用在線測(cè)定的煤熱值已取得一定的進(jìn)展，但鍋爐排煙氧量與飛灰可燃物的測(cè)取也存在一些問題，目前還沒有得到很好的解決。目前我們可以取機(jī)組大修前試驗(yàn)的結(jié)果，或者如果 DCS 性能計(jì)算中有該項(xiàng)數(shù)據(jù)，也可以采用運(yùn)行數(shù)據(jù)獲得。 尋優(yōu)算法分析和選擇常見的經(jīng)典算法：等微增率法，等微增率理論認(rèn)為電廠機(jī)組間負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配，可等效為一個(gè)函數(shù)求極值的問題。由()式可知，只有當(dāng)各機(jī)組的燃料消耗微增率相等時(shí)，才能達(dá)到最優(yōu)的負(fù)荷分配。 等微增率分配負(fù)荷實(shí)例瑪納斯電廠６臺(tái)北重產(chǎn) 機(jī)組，通過熱力試驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理計(jì)算，可得到機(jī)組的煤耗微增率特性，根據(jù)等微增率的最優(yōu)負(fù)荷分配原則，可求出在各種機(jī)組組合、各種電廠負(fù)荷及不同季節(jié)時(shí)的每臺(tái)機(jī)組應(yīng)承擔(dān)的負(fù)荷。表 21 負(fù)荷與煤耗關(guān)系統(tǒng)計(jì)全廠 MW 420 450 480 510 540 570 600一臺(tái) MW 70 75 80 85 90 95 100100MW 機(jī)組六臺(tái) MW 420 450 480 510 540 570 600總煤耗量 標(biāo)準(zhǔn)噸 運(yùn)用表中數(shù)據(jù)分配負(fù)荷即可使總煤耗達(dá)最小。 電廠負(fù)荷優(yōu)化優(yōu)化分配算法負(fù)荷優(yōu)化預(yù)先分配根據(jù)調(diào)度預(yù)先提供的發(fā)電計(jì)劃曲線，對(duì)第二天的機(jī)組負(fù)荷分配作優(yōu)化計(jì)算。理論上可以預(yù)先計(jì)算預(yù)想得到的所有情況。前面我們談到優(yōu)化分配數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，是考慮了機(jī)組啟停損失的，以一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)煤耗最低為目標(biāo)的。原因有二個(gè):一個(gè)是考慮機(jī)組啟停，計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，可能難以滿足工程需要。另外如果把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成就地 AGC 的形式，那大部分運(yùn)行情況均是實(shí)時(shí)負(fù)荷優(yōu)化分配，保證電網(wǎng)的對(duì)，再考慮機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化組合，以節(jié)的能源。考察一個(gè)時(shí)段內(nèi)，首先枚舉 1 臺(tái)，2 臺(tái)，…的機(jī)組組合，然后在確定了哪幾臺(tái)機(jī)組的條件下，再進(jìn)行枚舉比較。另外機(jī)組的啟停要由鍋爐和汽機(jī)的啟停來實(shí)現(xiàn)，鍋爐和汽機(jī)的啟停由于受技術(shù)條件的限制而不能頻繁啟停。滿足上述要求后，可能會(huì)有某些機(jī)組停機(jī)的可能選擇，或者不停機(jī)而幾臺(tái)機(jī)組均處于低負(fù)荷的選擇。當(dāng)計(jì)算完所有的時(shí)段后，如果有停機(jī)的可能，則比較這些情況，計(jì)算停機(jī)與不停機(jī)的效益差別，最終得出總的優(yōu)化結(jié)果。 本 章 小 結(jié)等微增率分配電廠機(jī)組間負(fù)荷的方法簡(jiǎn)單易懂，使用方便。另外，該方法對(duì)電廠的汽機(jī)，鍋爐及其不同組合的微增率曲線有嚴(yán)格的精度要求。全廠負(fù)荷優(yōu)化分配就是將此負(fù)荷 P合理地分配到 n 臺(tái)機(jī)組上，而使全廠總煤耗量最小。還考慮了蒸汽調(diào)門卡澀約束θ（P it）≠1。河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文18第三章 循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化. 循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化問題的研究進(jìn)展1) 1989 年，曾鳴、杜作敏研究了 200MW 單元制機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，采用轉(zhuǎn)軸直接搜索法尋優(yōu)，得出下面的結(jié)論:循環(huán)進(jìn)水溫度在某個(gè)溫度 t 以下，只需要開一臺(tái)循環(huán)水泵就能滿足機(jī)組正常運(yùn)行需要，當(dāng)循環(huán)水溫度上升到 t 以上，需要開 2 臺(tái)泵才能滿足要求。3) 1997 年，上海交通大學(xué)錢文華、林萬超等人以某電廠 7 臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行為實(shí)例，建立了火電機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)及補(bǔ)水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型。4) 1998 年，韋紅旗等人詳細(xì)地討論了母管制循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化模型，并且對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化過程中涉及的主要問題進(jìn)行了探討，并且討論了優(yōu)化模型求解策略。6) 1999 年胡洪華、于新穎、趙毅等參與上海外高橋電廠的冷端優(yōu)化試驗(yàn)。為了進(jìn)一步挖掘機(jī)組節(jié)能潛力，降低供電煤耗。結(jié)果表明，國(guó)產(chǎn) 30OMW 機(jī)組通過汽輪機(jī)冷端運(yùn)行方式優(yōu)化可以提高電廠經(jīng)濟(jì)性 ～%，這一結(jié)果值得電廠管理和運(yùn)行人員的重視。比采用葉片可調(diào)、配套電機(jī)增容的循環(huán)水泵減少發(fā)電量為 250 萬千瓦時(shí)。據(jù)稱該軟件的投入使用大大減少了運(yùn)行人員操作的盲目性，改善循環(huán)水泵粗調(diào)或不調(diào)的現(xiàn)狀，提高了電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。由于設(shè)備的改進(jìn)，不少電廠的循環(huán)水泵開始采用可調(diào)節(jié)葉片角度的泵，這增加了調(diào)節(jié)手段，使得利用循泵葉角變化細(xì)調(diào)成為可能，這樣的研究如上面的第 2 條。隨著不少電廠規(guī)模的擴(kuò)大，往往具有多臺(tái)機(jī)組，設(shè)備采用多采用可調(diào)葉角的泵，并且采用母管制循環(huán)水供水方式，使得節(jié)能潛力進(jìn)一步增加，第 4 條和第 5 條系統(tǒng)地闡述了母管制循環(huán)水系統(tǒng)地優(yōu)化模型，介紹了優(yōu)化方法。在計(jì)算方面，一般采用計(jì)算機(jī)運(yùn)算，考慮到計(jì)算機(jī)的高性能，采用直接搜索法結(jié)合其他非線形規(guī)劃方法成為可能。上面的研究在模型和算法上進(jìn)行了深入的探討。比如對(duì)循環(huán)水泵性能特性，把泵出廠特性曲線進(jìn)行擬合成公式；對(duì)管路水力性能特性，詳細(xì)獲得管路的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、凝汽器阻力特性等數(shù)據(jù)，估算各個(gè)阻力系數(shù)，然后根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)得到管路水阻計(jì)算公式，這樣結(jié)合泵特性公式，就可以得出不同運(yùn)行方式下的循環(huán)水流量，再根據(jù)凝汽器變工況計(jì)算獲得各個(gè)運(yùn)行方式下對(duì)應(yīng)的真空。這些性能確定方式，有些由于加入了擬合、管路阻力系數(shù)估算和變工況計(jì)算等因素，準(zhǔn)確性不強(qiáng)。最后，隨著機(jī)組的運(yùn)行，優(yōu)化的基礎(chǔ)一設(shè)備性能均可能已經(jīng)有所改變，多大程度上反應(yīng)現(xiàn)在的運(yùn)行實(shí)際是個(gè)未知數(shù)。. 循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型電廠循環(huán)水系統(tǒng)按照供水方式一般可以分為單元制和母管制(擴(kuò)大單元制)。對(duì)于有很多臺(tái)同時(shí)開工建設(shè)的電廠，不少母管制對(duì)多臺(tái)凝汽器供水，依靠改變運(yùn)行方式適應(yīng)負(fù)荷變化，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和靈活性優(yōu)于單元制。母管制循環(huán)水系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)復(fù)雜，各臺(tái)機(jī)組性能和循環(huán)水泵之間的運(yùn)行狀態(tài)相互影響，單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)就有很大的局限性，循環(huán)水系統(tǒng)具有的經(jīng)濟(jì)性潛力難以得到充分發(fā)揮難，需要根據(jù)實(shí)際情況，計(jì)算分析出優(yōu)化運(yùn)行方式，使得運(yùn)行有依據(jù)。這樣起到一定的節(jié)能作用，國(guó)產(chǎn) 100Mw 單元機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)如圖 31。圖 32 母管制機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)（2）優(yōu)化問題的提出：循環(huán)水泵是火力發(fā)電廠中重要的輔機(jī)之一，耗電量占廠用電的份額比較大，因此研究循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方式，對(duì)于節(jié)約廠用電，提高電廠的經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義；循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行的好壞直接影響汽輪機(jī)的真空，從而影響汽輪機(jī)的出力和安全。循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)是在汽輪機(jī)熱耗量不變的情況下，汽輪機(jī)發(fā)電量與循環(huán)水泵耗電量的差額達(dá)到最大。對(duì)于母管制的循環(huán)水系統(tǒng)河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文22還有一個(gè)優(yōu)化組合的問題。在該方式下機(jī)組出力增量總和與水泵耗功增加的總量之差為最大，此時(shí)，機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性最高，故目標(biāo)函數(shù)為: 1maxnlipjjPN????其中△P 是各機(jī)組發(fā)電量與各循泵耗電量之差；，P li表示第 i 臺(tái)機(jī)組的發(fā)電量，i=1，2，..…m，m 為機(jī)組臺(tái)數(shù)；1mli??，P pi表示第 j 臺(tái)循泵的耗電量，j=l，2，……n，n 為循環(huán)泵臺(tái)數(shù)；1npjjN?（4）循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型相關(guān)的設(shè)備性能特性：l)汽輪機(jī)微增功率性能:在某一新蒸汽參數(shù)和流量條件下汽輪機(jī)輸出功率與排氣壓力的關(guān)系；2)凝汽器性能:在一定的排氣量下，凝汽器真空與單位時(shí)間通過凝汽器的循環(huán)水量和循環(huán)水溫度的關(guān)系；3)循泵流量一功耗的關(guān)系:不同葉片開度下的揚(yáng)程特性，流量一功耗關(guān)系；4)循環(huán)水泵的揚(yáng)程特性:不同葉角下的揚(yáng)程特性，若循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速可調(diào)，還應(yīng)該包括不同轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程特性；5)循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)的水阻力特性；. 各個(gè)設(shè)備性能特性的獲得方法汽輪機(jī)微增功率性能在某一新蒸汽參數(shù)和流量條件下汽輪機(jī)輸出功率與排氣壓力的關(guān)系P=f(p，t，q，P t)，其 p，t，q 表示主蒸汽壓力、溫度、流量，p k表示機(jī)組背壓?？梢酝ㄟ^汽輪機(jī)變工況模型計(jì)算得到該特性，但是也需要通過試驗(yàn)加以修正的。河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文23（1）凝汽器性能:凝汽器性能特性:在一定的設(shè)備組成和連接方式下，凝汽器壓力與循環(huán)水入口溫度、循環(huán)水流量以及汽輪機(jī)低壓缸排汽量的關(guān)系Pk=f(Dc，t wl，Q r，ξ)其中 Q 表示循環(huán)水流量，m 3/s，f wl表示循環(huán)水入口溫度，D c表示排氣量。其中 ξ=ξm+ξc+ξa確定凝汽器特性可以通過做試驗(yàn)，但實(shí)際做起來比較困難。目前循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行分析中所用的公式主要有別爾曼公式和 HEI 公式。 計(jì)算凝汽器總傳熱系數(shù)的別爾曼公式為:K=4070ξφ wφ tφ zφ ζ其中 ξ 為考慮冷卻管的內(nèi)表面的清潔狀態(tài)、材料及壁厚的修正系數(shù)。φ w、φ t、φ z、φ ζ 以及 ξm、ξc、ξa 各參數(shù)的計(jì)算方法文獻(xiàn)進(jìn)行了比較詳細(xì)的討論，這里就不重復(fù)了。K 是凝汽器總傳熱系數(shù)(kj/(m 2k)。???其中 m 為冷卻倍率，h c和 氣分別為蒸汽和凝結(jié)水的焓(kj/kg)最后與凝汽器壓力相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度氣 ts為：ts=twl+△t+δt其中 twl是冷卻水溫度計(jì)算得到 ts后，可以查表或者通過下面公式計(jì)算得到凝汽器壓力 ps，從而獲得凝汽器特性: ()stkP??（2）循環(huán)水泵揚(yáng)程的特性和功率特性：循環(huán)水泵揚(yáng)程特性結(jié)合管路水力特性可以確定循環(huán)水泵工作點(diǎn)。泵在不同葉片角度和轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程特性曲線一般取制造廠提供的數(shù)據(jù)，實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算時(shí)候，需要將數(shù)據(jù)曲線擬合成一定的公式來使用。設(shè) Hpi為第 i 臺(tái)水泵的揚(yáng)程，Q pi為該水泵的流量，N pi為水泵功耗， φ 為葉片到角Hpi=f(Qpi，φ)Npi=f(Qpi，φ)（3）循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)的阻力特性：記各個(gè)凝汽器分路的阻力特性為 ξ i(i=1，2，…..m)， 它們隨著各自的調(diào)節(jié)閥開度變化而變化，當(dāng)對(duì)應(yīng)汽輪機(jī)停運(yùn)時(shí) ξ i取為無窮大，則如圖 3 一 2 中 BC 間有 m 臺(tái)凝汽器并聯(lián)運(yùn)行，由于母管道管徑往往很大，母管中一般沒有大的阻力元件，因此可以忽略供水母管道在2 臺(tái)凝汽器間的阻力系數(shù)，此時(shí)根據(jù)并聯(lián)管路的阻力特性可以得到并聯(lián)凝汽器總阻力系數(shù)ξ BC為：河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文251,111,2imjmi ijiijiBC?????????各個(gè)凝汽器分路的水阻點(diǎn)可以根據(jù)制造廠提供的水阻特性曲線得到，也可以通過凝汽器水力計(jì)算得到。（4）并聯(lián)泵組的運(yùn)行特性：電廠往往都使用并聯(lián)泵組向凝汽器其供應(yīng)冷卻水，既便是單元制循環(huán)水供水方式的機(jī)組，也往往使用 2 臺(tái)泵對(duì)應(yīng)一臺(tái)凝汽器的方式。設(shè)有 2 臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，其特性曲線如圖 3 一 5 所示，圖中并聯(lián)后的揚(yáng)程特性曲線(H 一 Q)1/2 按 2 臺(tái)水泵揚(yáng)程相等流量疊加的原則得到，并聯(lián)后的功率特性曲線(N 一 Q)1/2 由 2 臺(tái)水泵對(duì)應(yīng)流量的功率疊加得到，這 2 條曲線一般可以擬合成二次函數(shù)，即有:H1=a1+b1Q+c1Q2H2=a2+b2Q+c2Q2只要已知每臺(tái)水泵的性能曲線，同理可以得到 n 臺(tái)水泵并聯(lián)后的運(yùn)行特性。 綜合上述分析，循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型為:目標(biāo)函數(shù): 1maxnlipjjN????約束條件:Pk=f(Dc， t wl， Q r，ξ)P=f(p，t，q，P t):2()occABCHZ????Npi=f(Qpi，φ)1mntipjQ??Hoc=Hp=Hpi= f(Qpi，φ pi)河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文28Pkmin≤P k≤P kmaxQmax≥Q≥Q minξ i≥ξ imin. 數(shù)學(xué)模型的求解方法通過循環(huán)水泵的揚(yáng)程特性、循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)的水阻力特性聯(lián)立方程可以求出某個(gè)運(yùn)行方式(水泵組合，葉片角度，各個(gè)凝汽器進(jìn)水閥開度，各水泵轉(zhuǎn)速等) 下流過各個(gè)凝汽器的循環(huán)水量，通過凝汽器特性可以進(jìn)一步可以求出該運(yùn)行方式下的各個(gè)凝汽器的真空度，最后根據(jù)汽輪機(jī)特性和循環(huán)水泵流量一耗功的關(guān)系分別求出該運(yùn)行方式下的發(fā)電機(jī)組功率和水泵耗電，相減得出該運(yùn)行方式下的凈出力(不考慮其他廠用電)。循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)典型的具有多變量、等式和不等式約束的非線性規(guī)劃模型。我們把閥門開度連續(xù)變量也進(jìn)行離散化，這樣可以采用枚舉法逐步搜索出離散變量所有可能的方法。汽輪機(jī)型式為 N100 一 、雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)、額定功率100MW，額定背壓 。循環(huán)水運(yùn)行方式為開式循環(huán)。表 31 300MW 機(jī)組微增出力試驗(yàn)結(jié)果序號(hào) 名稱 單位 工況 1 工況 2 工況 3 工況 41 發(fā)電機(jī)功率 kW 河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文292 排汽壓力 kpa 3 修正后熱耗率 Kj/kwh 4 修正后功率 kw 5 機(jī)組微增出力 kw 6 微增出力相對(duì)值 ％ 在 100MW 工況下，機(jī)組的排汽壓力從 變化到 ，機(jī)組功率由于背壓的升高而減小 ，相對(duì)變化率約 %。分段擬合得到微增功率一排氣壓力關(guān)系是:△N= k一 ≤P≤△N= k一 ≤P≤河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文30△N= k一 ≤P≤02022400060008000100005 7 9 11排 汽 壓 力 (kPa)微增功率(kW)圖 37 機(jī)組功率與排氣壓力曲線圖表 3 一 3 6OMW 機(jī)組微增出力試驗(yàn)結(jié)果序號(hào) 名稱 單位 工況 1 工況 2 工況 3 工況 41 發(fā)電機(jī)功率 kW 2 排汽壓力 kpa 3 修正后熱耗率 Kj/kwh 4 修正后功率 kw 5 機(jī)組微增出力 kw 6 微增出力相對(duì)值 ％ 在 60MW 工況下，機(jī)組的排汽壓力從 變化到 ，機(jī)組功率由于背壓的升高而減小 ，相對(duì)變化