廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配系統(tǒng)的分析及其實(shí)現(xiàn)

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1、華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論選題背景及意義下面將從我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展對(duì)能源的影響、電力市場(chǎng)化改革對(duì)發(fā)電企業(yè)提出的要求以及目前的調(diào)度方式所存在的不足這三方面來(lái)闡述本課題的選題背景及意義。(1)近年來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)呈現(xiàn)出高速發(fā)展勢(shì)頭，電力裝機(jī)容量從2000年4月份的3億千瓦，迅速發(fā)展到2008年底的7.93億千瓦(其中火電機(jī)組為6.01億千瓦，約占總?cè)萘?5.87%，絕大部分為燃煤機(jī)組)，對(duì)不可再生能源一煤炭的消耗巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年我國(guó)6000千瓦以上火電廠發(fā)電生產(chǎn)耗用原煤12.88億噸，占全國(guó)煤炭生產(chǎn)量26.22億噸的51.11%。由此可見(jiàn)我國(guó)電力工業(yè)的高速發(fā)展將不可避免

2、地導(dǎo)致能源供應(yīng)的緊張局面，所以電力工業(yè)在不斷深化改革、銳意進(jìn)取的同時(shí)，發(fā)電企業(yè)必須通過(guò)節(jié)能降耗來(lái)解決這一突出問(wèn)題〔l]。為此，2007年8月，國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)了《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委等部門節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法(試行)的通知》。該辦法指出，要在保障電力可靠供應(yīng)的前提下，按照節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的原則，優(yōu)先調(diào)度可再生發(fā)電資源，對(duì)火電機(jī)組，按照煤耗水平調(diào)度發(fā)電，煤耗低的多發(fā)、滿發(fā)，煤耗高的機(jī)組少發(fā)或不發(fā)，以此來(lái)最大限度地減少能源、資源消耗和污染物排放。圖1一12002年至2008年全國(guó)火電裝機(jī)容量及增長(zhǎng)情況(2)為了更好地優(yōu)化資源，提高電力服務(wù)質(zhì)量，我國(guó)開(kāi)展了以“廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”為主要內(nèi)容，以“打

3、破壟斷，引入競(jìng)爭(zhēng)，降低成本，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置”為重要目標(biāo)的電力市場(chǎng)化改革，將電力運(yùn)營(yíng)逐漸向市場(chǎng)化轉(zhuǎn)變〔2〕。隨著電力工業(yè)市場(chǎng)化改革，傳統(tǒng)的集發(fā)、輸、配、售于一體的垂直管理體制已被打破，發(fā)電企業(yè)成為華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文獨(dú)立的法人，面對(duì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，將自主經(jīng)營(yíng)、自負(fù)盈虧〔3，〔4]。電網(wǎng)為了自身的安全和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)火電廠單元機(jī)組提出了一系列嚴(yán)格的調(diào)頻和調(diào)峰的范圍和速度上的要求〔5，。發(fā)電企業(yè)要想提高全廠整體經(jīng)濟(jì)效益就必須最大限度地挖掘機(jī)組潛力、降低供電成本、提高供電質(zhì)量、降低環(huán)境污染等。(3)目前，電力系統(tǒng)對(duì)電廠負(fù)荷調(diào)度有非直接調(diào)度和直接調(diào)度兩種方式。非直接調(diào)度方式即能量管理系

4、統(tǒng)發(fā)送全廠總負(fù)荷信號(hào)到電廠，再由電廠將總負(fù)荷分配給每臺(tái)機(jī)組。系統(tǒng)采用非直接調(diào)度方式時(shí)，電廠值長(zhǎng)主要依靠調(diào)度電話或RTU接收中調(diào)發(fā)來(lái)的負(fù)荷指令，由于是人工調(diào)節(jié)，頻率的二次調(diào)節(jié)非常緩慢，影響電網(wǎng)頻率質(zhì)量，對(duì)運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)責(zé)任大且易出事故。直接調(diào)度方式則是系統(tǒng)直接將各臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷指令發(fā)給每臺(tái)機(jī)組(一般是平均分配全廠負(fù)荷)。所以這種方式大大提高了頻率二次調(diào)節(jié)的靈敏度，改善了電網(wǎng)頻率的質(zhì)量。但由于系統(tǒng)涉及機(jī)組很多，特性差異很大，單機(jī)調(diào)度無(wú)法考慮全廠各機(jī)組的復(fù)雜情況，在調(diào)度側(cè)不可能做到各臺(tái)機(jī)組負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。且電網(wǎng)負(fù)荷變化頻繁，使投入AGC的機(jī)組始終處于變化狀態(tài)，這對(duì)機(jī)組及設(shè)備壽命有較大負(fù)面影

5、響。因而這種機(jī)組直接調(diào)度方式存在明顯不足〔6，【7，。由此可見(jiàn)，通過(guò)廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，對(duì)發(fā)電企業(yè)降低供電成本、提高供電質(zhì)量、增加競(jìng)爭(zhēng)力以及緩解我國(guó)能源緊張局面均具有十分重要的意義，而且這也更加符合在電網(wǎng)調(diào)度中心統(tǒng)一指揮下廠網(wǎng)二級(jí)優(yōu)化的分層管理原則，以及“廠網(wǎng)分開(kāi)”的電力市場(chǎng)化改革方向。2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀電廠機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配和優(yōu)化組合，是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的重要環(huán)節(jié)，從上世紀(jì)五十年代開(kāi)始，國(guó)外對(duì)此領(lǐng)域就進(jìn)行了研究〔8]。目前，火電廠負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)其技術(shù)實(shí)現(xiàn)上大致有以下幾種〔9]:(l)離線負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度指導(dǎo)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)以機(jī)組生產(chǎn)廠家提供的或通過(guò)定期熱力學(xué)

6、實(shí)驗(yàn)獲得的機(jī)組性能曲線為依據(jù)，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算從而獲得機(jī)組的負(fù)荷分配;(2)在線負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)。這類系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)機(jī)組的性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，從而擬合出更為真實(shí)、更能反映機(jī)組當(dāng)前狀況的機(jī)組性能曲線，最后通過(guò)現(xiàn)代智能優(yōu)化算法進(jìn)行機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配。由于負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方法對(duì)提高發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和改善機(jī)組系統(tǒng)安全運(yùn)行有較大作用，因此，各國(guó)學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量理論研究并提出了許多解決方案，無(wú)論是理論上，還是在工程應(yīng)用中都取得了很大成績(jī)。國(guó)外在優(yōu)化理論方面的研究較早，提出了大量的算法，主要有等微增法“()]，線性規(guī)劃法〔”〕，動(dòng)態(tài)規(guī)劃法〔，”，混合整數(shù)規(guī)劃法〔，3，等。近年來(lái)，隨著

7、計(jì)算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化理論的發(fā)展，一些學(xué)者又提出了將免疫算法〔’‘，〔’5]，遺傳算法‘’6，{”，，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文算法〔，8，，模擬退火算法￡1刃，粒子群優(yōu)化算法〔20J，蟻群算法〔川〔22J等智能優(yōu)化算法應(yīng)用到電廠負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度。在實(shí)際系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，美國(guó)等國(guó)家有著相對(duì)成熟的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)優(yōu)化系統(tǒng)軟件。國(guó)內(nèi)在這方面的理論研究也取得了一系列的研究成果。華東電力試驗(yàn)研究院的沈叢奇、歸一數(shù)、方炯等人在全廠負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的基礎(chǔ)上，引入變負(fù)荷成本的概念，提出了解決AGC頻繁變負(fù)荷情