科技成果鉴定汇报大纲-供热抽汽机组间电负荷及热负荷的分配优化研究与应用

1供热抽汽机组间电负荷及热负荷的分配优化研究与应用华电能源哈尔滨第三发电厂哈尔滨工业大学三、解决的关键技术及创新内容一、背景及简介四、实际应用和取得效益五、推广应用情况二、技术原理六、关键技术参数和图表目录一、背景及简介•热电联产能源转换效率具有明显优势，因此，供热抽汽机组得到了大力的发展•抽汽供热机组向用户提供电力和采暖用热，受控于热用户和电用户的需求，对于确定的热电负荷，–如何根据机组的类型以及机组效率的差异，在各机组间进行热电负荷的分配–使整个电厂的热耗率最低，使整个电厂的经济效益最好，是电厂生产运行中面临的问题•这就需要对电厂供热抽汽机组间的电负荷及热负荷进行分配优化，确定每台机组的电负荷和热负荷•在机组实际运行中，影响热耗的因素很多，除了热负荷和电负荷外，主汽压、主汽温、再热汽压、再热汽温、冷凝器真空、回热器端差、最终给水温度等都会影响机组的实际热耗，然而–目前的绝大多数方法是基于实验热耗曲线进行优化的，没有考虑机组的实际运行条件对热耗的影响–还有一些方法利用汽轮机厂家提供的热耗修正曲线对实验热耗进行了修正，但汽轮机厂家提供的热耗修正曲线一般与实际也会存在差异–由此可见，在进行机组热电负荷分配优化中，如何得到机组的实际热耗是目前各种方法有待解决的核心问题•本课题将供热机组的实际耗差分析结果引入热电负荷分配系统中对实验热耗进行修正，以解决机组的实际热耗获得问题，然后采用非线性规划和遗传算法相结合的优化方法进行供热机组间的热电负荷分配，取得了满意的效果。二、技术原理2.1通过供热抽汽机组的变工况理论计算，得到不同电负荷和热负荷时的机组热耗值关系曲线的结构和形式,设计合理的实验方案热耗功率热负荷1功率1功率2功率3功率4图1-1热负荷1情况下，功率——热耗曲线热耗热负荷功率1热负荷1热负荷2热负荷3热耗热负荷功率4热负荷1热负荷2热负荷3图1-2功率1情况下，热负荷——热耗曲线图1-3功率4情况下，热负荷——热耗曲线2.2引入机组的耗差信号，考虑冷凝器背压变化、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热压力、再热蒸汽温度、给水温度等各参数偏离设计值对供热机组的热电负荷分配的影响，及时优化调整热电负荷分配。2.3基于遗传算法，根据给定的整个电厂的电负荷、热负荷，并且用户能够输入优化的约束条件如指定某几台机组的电负荷、热负荷为某一定值，通过使整个电厂的热耗值最小，开发供热抽汽机组间电负荷和热负荷的分配优化软件，便可实现供热抽汽机组间电负荷和热负荷的分配优化，输出每台机组最优的电负荷和热负荷设定值414141min(,)_min_max_min_maxiiiiiiiiiiiiiipowerFfpowersteamPowerpowerpowerpowersteamsteamsteamsteamSteampowerPower2.4供热机组热耗计算按照ASMEPTC6-1996及ASMEPTC6-1982的方法计算实验热耗率，得到机组的热耗率计算公式为：PHHFHHFHHFHFHFHFHhscqcqrhsphrhrhspcrhhrhcrhshspshspfwfwmsmsrt)()()(2.5热电负荷分配优化软件开发三、解决的关键技术及创新内容•通过理论计算和现场实验相结合的方法，建立了每台机组不同电负荷和热负荷时的机组热耗值关系曲线。•引入机组的耗差信号，根据各台机组影响热耗的主要因素的变化及时调整热电负荷分配方式，由此进一步优化供热机组的热电负荷分配，从而能够考虑冷凝器背压变化、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热压力、再热蒸汽温度、给水温度等各参数偏离设计值对供热机组的热电负荷分配的影响。•基于上述建立的曲线，基于遗传算法，根据给定的整个电厂的电负荷、热负荷，并且用户能够输入优化的约束条件如指定某几台机组的电负荷、热负荷为某一定值，通过使整个电厂的热耗值最小，开发供热抽汽机组间电负荷和热负荷的分配优化软件，实现供热抽汽机组间电负荷和热负荷的分配优化，输出每台机组最优的电负荷和热负荷设定值。四、实际应用和取得效益•供热期经济效益分析b)优化后机组数据机组#1机（200MW）#2机（200MW）#3机（600MW）#4机（600MW）电功率（MW）156150504.2500抽汽量（t/h）6380205.4200热耗修正（KJ/KWh）810105抽汽点压力（MPa）0.1290.1340.4760.462抽汽点温度（℃）218220317.9315回水压力（MPa）0.7910.7960.920.91回水温度（℃）10010097.798.6热耗（KJ/KWh）8029.60617919.11317553.14287559.665总热耗（KJ/KWh）7654.2609总电功率（MW）1310.2总抽汽量（t/h）548.4a)优化前机组数据机组#1机（200MW）#2机（200MW）#3机（600MW）#4机（600MW）电负荷范围（MW）130~185130~185300~520300~520抽汽量范围（t/h）0~1250~1250~5500~550电功率（MW）185185520420.2抽汽量（t/h）74.199974.2001200200热耗（KJ/KWh）7755.87757.79857548.38447626.9698总热耗（KJ/KWh）7632.4441供热期，机组热耗由优化前的7654.2609KJ/KWh降为优化后的7632.4441KJ/KWh，热耗降低21.817KJ/KWh；•非供热期经济效益分析机组#1机（200MW）#2机（200MW）#3机（600MW）#4机（600MW）电功率（MW）156150504.2500抽汽量（t/h）0000热耗修正（KJ/KWh）810105抽汽点压力（MPa）0.1290.1340.4760.462抽汽点温度（℃）218220317.9315回水压力（MPa）0.7910.7960.920.91回水温度（℃）10010097.798.6热耗（KJ/KWh）8461.69898522.66038406.87548411.7915总热耗（KJ/KWh）8429.5307总电功率（MW）1310.2总抽汽量（t/h）0机组#1机（200MW）#2机（200MW）#3机（600MW）#4机（600MW）电负荷范围（MW）140~200140~200400~600400~600抽汽量范围（t/h）0~00~00~00~0电功率（MW）199.9952200510.062400.1427抽汽量（t/h）0000热耗（KJ/KWh）8105.39188107.35988394.25068614.5266总热耗（KJ/KWh）8373.638非供热期，机组热耗由优化前的8429.5307KJ/KWh降为优化后的8373.638KJ/KWh，热耗降低55.893KJ/KWh，具有巨大的节能潜力b)优化后机组数据a)优化前机组数据五、推广应用情况•本项目投入运行应用后，提高了机组在发电、供热不同工况下的运行经济性，与传统运行方式比较，机组发电煤耗可以降低约1克/千瓦时。按每年年发电量70亿Kw.h，煤耗降低1g/Kw.h计算，年均节约燃煤7000T，仅此一项即可创效益300万元以上。30035040045050055060065077507800785079007950800080508100815082008250功率（MW）热耗值（kJ/kw·h）图2-1抽汽量为80t/h，背压为4.9KPa时热耗拟合曲线0100200300400500600700800900650070007500800085009000抽汽量（t/h）热耗值（kJ/kw·h）010020030040050060070080090064006600680070007200740076007800800082008400抽汽量（t/h）热耗值（kJ/kw·h）图2-2功率为365.35MW，背压为4.9KPa时热耗拟合曲线图2-3功率为515.03MW，背压为4.9KPa时热耗拟合曲线3003504004505005506006506000650070007500800085009000功率（MW）热耗值（kJ/kw·h）抽汽量为0t/h抽汽量为80t/h抽汽量为200t/h抽汽量为420t/h抽汽量为900t/h图2-4600MW机组的热耗曲线（背压为4.9KPa）六、关键技术参数和图表•600MW机组热耗曲线图2-1抽汽量为55t/h，背压为4.9KPa时热耗拟合曲线图2-2功率为140MW，背压为4.9KPa时热耗拟合曲线图2-3功率为183MW，背压为4.9KPa时热耗拟合曲线图2-4600MW机组的热耗曲线（背压为4.9KPa）•200MW机组热耗曲线140145150155160165170175180185785079007950800080508100815082008250功率（MW）热耗值（kJ/kw·h）02040608010012014016018020074007600780080008200840086008800抽汽量（t/h）热耗值（kJ/kw·h）0204060801001201401601802007200740076007800800082008400抽汽量（t/h）热耗值（kJ/kw·h）data1quadratic100120140160180200220700075008000850090009500功率（MW）热耗值（kJ/kw·h）抽汽量为200t/h抽汽量为55t/h抽汽量为98t/h抽汽量为200t/h谢谢各位领导和专家！