火電廠廠級負荷優化分配方法及系統的製作方法
2023-06-20 20:09:51 1
專利名稱：火電廠廠級負荷優化分配方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及火力發電領域，具體地，涉及一種火電廠廠級負荷優化分配方法及系統。
背景技術：
火力發電所使用的化石能源為不可再生能源，在火力發電中如何有效利用化石能源(例如，煤炭)是世界範圍都需要解決的問題。目前，我國國內生產生活所使用的電能主要來自(使用煤炭的)火力發電。因此，如何節能減排，有效地利用有限的煤炭資源，也是我國實現可持續發展的重中之重。
現有技術中提供了一種根據火電機組實際能耗水平來安排發電計劃的方案。在該中方案中，採用的是自動發電控制(Automatic Generation Control, AGC)直調方式。AGC直調方式，即對火電廠全廠計劃發電的總負荷按照機組數量平均分配，將平均分配的負荷值作為各機組的計劃負荷發給每臺機組，直接調度每臺機組負荷。AGC直調方式對電網的安全穩定運行起到了積極有效的促進作用，但是由於這種方式將負荷平均分配到各個機組而沒有考慮到各個機組之間的差異性，因此能耗節約的效果並不明顯。
因此，針對如何能夠在完成廠級發電負荷的前提下有效地節約能耗，現有技術中尚無良好解決方案。發明內容
本發明的目的是提供一種火電廠廠級負荷分配方法及系統以在完成廠級發電負荷的前提下有效地節約能耗。
為了實現上述目的，根據本發明的一個方面提供了一種火電廠廠級負荷分配方法，該方法包括:獲取多臺發電機組中的每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性；根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算負荷分配方案並按照所述負荷分配方案分別為所述每一臺發電機組分配負荷以滿足:為所述每一臺發電機組分配的負荷在其負荷限度之內，所述多臺發電機組的負荷的總和等於計劃總負荷值，以及所述多臺發電機組的總能耗最低。
進一步地，計算負荷分配方案並按照所述負荷分配方案分別為所述每一臺發電機組分配負荷的步驟包括:根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算多個待選分配方案；比較所述多個待選分配方案的每一個分配方案所對應的所述多臺發電機組的總能耗；以及根據所述比較的結果選擇使所述多臺發電機組的總能耗最低的分配方案。
進一步地，該方法還包括:獲取所述每一臺發電機組的調節速率和實時負荷；以及當所述計劃總負荷值變化時，根據所述每一臺發電機組的負荷限度、負荷能耗特性、調節速率和實時負荷，計算調整分配方案。
進一步地，所述計算調整分配方案包括:根據所述每一臺發電機組的實時負荷及負荷限度，計算該發電機組的負荷的可調範圍；以及根據所述每一臺發電機組的負荷的可調範圍、負荷能耗特性、調整速率以及變化後的計劃總負荷值，計算調整分配方案。
根據本發明的另一個方面，提供了一種火電廠廠級負荷分配系統，該系統包括:
用於獲取多臺發電機組中的每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性的裝置；根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算負荷分配方案並按照所述負荷分配方案分別為所述每一臺發電機組分配負荷以滿足:為所述每一臺發電機組分配的負荷在其負荷限度之內，所述多臺發電機組的負荷的總和等於計劃總負荷值，以及所述多臺發電機組的總能耗最低的裝置。
進一步地，該系統還包括:根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算多個待選分配方案的裝置；比較所述多個待選分配方案的每一個分配方案所對應的所述多臺發電機組的總能耗的裝置；以及根據所述比較的結果選擇使所述多臺發電機組的總能耗最低的分配方案的裝置。
進一步地，該系統還包括:獲取所述每一臺發電機組的調節速率和實時負荷的裝置；以及當所述計劃總負荷值變化時，根據所述每一臺發電機組的負荷限度、負荷能耗特性、調節速率和實時負荷，計算調整分配方案的裝置。
進一步地，該系統還包括:根據所述每一臺發電機組的實時負荷及負荷限度，計算該發電機組的負荷的可調範圍的裝置；以及根據所述每一臺發電機組的負荷的可調範圍、負荷能耗特性、調整速率以及變化後的計劃總負荷值，計算調整分配方案的裝置。
通過上述技術方案，能夠根據各發電機組的負荷能耗特性、調節速率、負荷調節限度及運行工況來自動、合理地進行廠級發電機組的優化組合和負荷分配，從而實現了在滿足計劃總負荷值的前提下使全廠的總能耗最低。通過本發明，能夠避免發電機組的頻繁往復調節，減少了機組的壽命損耗。
本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中:
圖1是根據本發明實施方式的火電廠廠級負荷分配方法流程圖2是根據本發明優選實施方式的火電廠廠級負荷分配方法流程圖3是根據本發明示例性實施方式的火電廠廠級負荷分配系統結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
從背景技術的介紹，可知，現有技術中火電廠的廠級負荷調度採用的是AGC調度方式。而這種調度方式主要存在以下的問題:首先，單機AGC調度負荷調節頻率過高，往復調節繁頻，指令過調多，實際機組響應不過來，影響機組運行經濟性及壽命損耗；其次，單機AGC調度不能根據機組經濟性差別實施負荷優化分配。對整個電網來說，由於機組數量很多，調度側對各機組具體運行特性及實時工況並不了解，分配機組負荷時考慮的因素複雜，難以實現全網「能耗最低」意義上的負荷分配；再者，進行單機AGC調度時，調度系統對某臺機組出現的異常及事故不能作出及時響應，只能等中調AGC的二次指令，對電網安全造成影響。
針對現有技術中的上述問題。本發明提供了一種火電廠廠級負荷分配方法。圖1是根據本發明實施方式的火電廠廠級負荷分配方法流程圖。如圖1所示，根據本發明的火電廠廠級負荷分配方法包括:S100，獲取多臺發電機組中的每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性；S102，根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算負荷分配方案並按照所述負荷分配方案分別為所述每一臺發電機組分配負荷以滿足:為所述每一臺發電機組分配的負荷在其負荷限度之內，所述多臺發電機組的負荷的總和等於計劃總負荷值，以及所述多臺發電機組的總能耗最低。通過上述技術方案，實現了負荷的合理分配，實現了火電機組對煤炭的有效利用。
其中發電機組的負荷限度(或負荷調節範圍)以及負荷能耗特性可以通過對發電機組、能量管理系統(EMS)和/或煤耗系統主站數據採集來獲得。負荷能耗特性可以是數據或者代表曲線。數據採集可以使用統一的數據採集傳輸平臺。例如，數據採集傳輸平臺可以從電網側安全I區EMS採集單元發電曲線數據，從電廠側安全I區發電曲線伺服器上採集單元發電曲線數據；從電網側安全III區煤耗系統主站採集機組負荷能耗特性數據，從電網側安全III區煤耗系統主站採集機組負荷能耗樣本數據，從電網側安全I區EMS採集機組實時運行負荷，以及從電網側安全I區EMS採集相關約束條件。
圖2是根據本發明優選實施方式的火電廠廠級負荷分配方法流程圖。如圖2所示，根據本發明優選實施方式的火電廠廠級負荷分配方法包括:sioo，獲取多臺發電機組中的每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性；S200，根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算多個待選分配方案；S202，比較所述多個待選分配方案的每一個分配方案所對應的所述多臺發電機組的總能耗；以及S204，根據所述比較的結果選擇使所述多臺發電機組的總能耗最低的分配方案。
上述技術方案中，每個待選分配方案均能夠完成廠級負荷，區別在於總能耗不同。通過在廠級負荷分配時比較所述多個待選分配方案的每一個分配方案所對應的所述多臺發電機組的總能耗，能根據機組經濟性差別實施負荷優化分配，實現全網「能耗最低」意義上的負荷分配。
優選地，根據本發明的火電廠廠級負荷分配方法還包括:獲取所述每一臺發電機組的調節速率和實時負荷；以及當所述計劃總負荷值變化時，根據所述每一臺發電機組的負荷限度、負荷能耗特性、調節速率和實時負荷，計算調整分配方案。根據每一臺發電機組的實時負荷和其負荷限度，能夠確定該發電機組的負荷的可調範圍；根據不同發電機組的能耗特性，優先選擇能耗特性優良的機組進行調整；此外，調整分配方案中可以考慮發電機組的調節速率，使在符合生產要求的前提下，調整到變化後的總負荷值的時間儘可能短，以及避免過調。優選地，計算調整分配方案可以包括:根據所述每一臺發電機組的實時負荷及負荷限度，計算該發電機組的負荷的可調範圍；以及根據所述每一臺發電機組的負荷的可調範圍、負荷能耗特性、調整速率以及變化後的計劃總負荷值，計算調整分配方案。根據本優選實施方式，能夠實現根據各臺機組的負荷能耗特性、響應(或調節)速率、負荷限度(或調節範圍)、運行工況等性能參數，自動、合理地進行全廠機組的優化組合和負荷分配；改變傳統AGC直調方式，避免機組的頻繁往復調節，減少了機組的壽命損耗。
需要說明的是，本發明中涉及到的有關負荷分配的計算可以由負責數據處理與計算的中心設備來完成。數據處理與計算中心能夠實現負荷優化分配計算、機組能耗特性分析計算、優化分配實驗計算、節能統計分析計算等功能。其中，通過負荷優化分配計算來完成將單元(或發電廠)計劃負荷分解成單元內各發電機組計劃負荷。通過機組能耗特性分析計算輔助用戶對機組能耗特性進行分析計算，方便用戶對機組能耗特性進行修改與查看。通過負荷優化分配實驗計算，用戶能比較不同負荷優化分配方案的優劣，更好的制定負荷優化分配方案，通過節能統計分析計算幫助用戶很直觀的了解到採用優化分配後與之前的按容量比例分配的能耗對比情況，從而客觀衡量該系統應用產生的經濟效益。
圖3是根據本發明示例性實施方式的火電廠廠級負荷分配系統結構示意圖。如圖3所示，在本發明方法可以應用的示例性系統結構中，包括:網絡防火牆、主站計算伺服器、主站應用伺服器、反向隔離裝置、非實時VPN以及子站應用伺服器等。該系統中，主站計算伺服器部署在電網安全II區，並通過網絡防火牆與處於電網安全I區的能量管理系統經由數據通訊網絡雙向連接；主站計算伺服器與電網安全II區的主站應用伺服器進行雙向連接，實現業務數據交換；處於電網安全III區的主站煤耗系統經反向隔離裝置將業務數據單向傳遞至主站應用伺服器；同時主站應用伺服器與部署在電廠安全II區的子站應用伺服器通過非實時VPN進行雙向通訊，實現業務數據的上傳、下發。
從圖3所示的系統結構可以看出，本發明的示例性實施方式的火電廠廠級負荷分配系統能夠與現有的負荷分配系統相兼容。這樣就能夠實現系統的兼容性、經濟性、伸縮性及發展性。該系統充分考慮到目前AGC的實際應用情況，原有單機AGC負荷調度功能得到保留，並隨時可進行切換。調度側與電廠網絡控制系統(NCS)保持原有通訊方式。原電廠NCS到各臺機組分散控制系統(DCS)的I/O信號保持不變。廠級AGC系統控制策略必須滿足調度系統相關要求和規定，如電網安全裕度等。廠級AGC系統實時維護和軟硬體調整不影響現有DCS、監控信息系統(SIS)和NCS設備的正常運行工作。所有新增設備或系統滿足電力二次安全防護規定。
另外，系統中還可以提供告警功能。在本設計方案中，系統通過告警與控制平臺，實現了對系統每個環節，包括硬體伺服器、網絡、各運行程序組件的啟停、運行情況都進行了實時監控記錄。通過建立一套完整的告警與控制機制，一旦有任何的異常情況發生，系統都能及時的發現並且通過根據告警與控制機制以及異常事件級別發出不同級別的告警，這樣能做到第一時間對系統異常的獲知與處理，最大可能的保證系統安全穩定運行。
以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
權利要求
1.一種火電廠廠級負荷分配方法，該方法包括: 獲取多臺發電機組中的每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性； 根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算負荷分配方案並按照所述負荷分配方案分別為所述每一臺發電機組分配負荷以滿足:為所述每一臺發電機組分配的負荷在其負荷限度之內，所述多臺發電機組的負荷的總和等於計劃總負荷值，以及所述多臺發電機組的總能耗最低。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，計算負荷分配方案並按照所述負荷分配方案分別為所述每一臺發電機組分配負荷的步驟包括: 根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算多個待選分配方案； 比較所述多個待選分配方案的每一個分配方案所對應的所述多臺發電機組的總能耗；以及 根據所述比較的結果選擇使所述多臺發電機組的總能耗最低的分配方案。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，該方法還包括: 獲取所述每一臺發電機組的調節速率和實時負荷；以及 當所述計劃總負荷值變化時，根據所述每一臺發電機組的負荷限度、負荷能耗特性、調節速率和實時負荷，計算調整分配方案。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述計算調整分配方案包括: 根據所述每一臺發電機組的實時負荷及負荷限度，計算該發電機組的負荷的可調範圍；以及 根據所述每一臺發電機組的負荷的可調範圍、負荷能耗特性、調整速率以及變化後的計劃總負荷值，計算調整分配方案。
5.一種火電廠廠級負荷分配系統，該系統包括: 用於獲取多臺發電機組中的每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性的裝置； 根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算負荷分配方案並按照所述負荷分配方案分別為所述每一臺發電機組分配負荷以滿足:為所述每一臺發電機組分配的負荷在其負荷限度之內，所述多臺發電機組的負荷的總和等於計劃總負荷值，以及所述多臺發電機組的總能耗最低的裝置。
6.根據權利要求5所述的系`統，其中，該系統還包括: 根據所獲取的所述每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算多個待選分配方案的裝置； 比較所述多個待選分配方案的每一個分配方案所對應的所述多臺發電機組的總能耗的裝置；以及 根據所述比較的結果選擇使所述多臺發電機組的總能耗最低的分配方案的裝置。
7.根據權利要求5或6所述的系統，其中，該系統還包括: 獲取所述每一臺發電機組的調節速率和實時負荷的裝置；以及 當所述計劃總負荷值變化時，根據所述每一臺發電機組的負荷限度、負荷能耗特性、調節速率和實時負荷，計算調整分配方案的裝置。
8.根據權利要求7所述的系統，其中，該系統還包括:根據所述每一臺發電機組的實時負荷及負荷限度，計算該發電機組的負荷的可調範圍的裝置；以及 根據所述每一臺發電機組的負荷的可調範圍、負荷能耗特性、調整速率以及變化後的計劃總負荷值 ，計算調整分配方案的裝置。
全文摘要
提供一種火電廠廠級負荷分配方法及系統。其中，該方法包括獲取多臺發電機組中的每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性；根據所獲取的獲取每一臺發電機組的負荷限度和負荷能耗特性以及計劃總負荷值，計算負荷分配方案並按照獲取負荷分配方案分別為獲取每一臺發電機組分配負荷以滿足為獲取每一臺發電機組分配的負荷在其負荷限度之內，獲取多臺發電機組的負荷的總和等於計劃總負荷值，以及獲取多臺發電機組的總能耗最低。通過上述技術方案，能夠根據各發電機組的負荷能耗特性、調節速率、負荷調節限度及運行工況來自動、合理地進行廠級發電機組的優化組合和負荷分配，從而實現了在滿足計劃總負荷值的前提下使全廠的總能耗最低。
文檔編號H02J3/46GK103138293SQ20131006730
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者孫月, 李立峰, 甘超齊, 楊建興, 李利民, 趙偉, 祁鐳, 丁健, 張天聰, 任煜鵬, 趙軍, 盧建剛, 向德軍 申請人:中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責任公司, 廣東國華粵電臺山發電有限公司