火電機組有功功率負荷的經濟分配方面的思考

謝瑞坤 燕憲瑞

（廣東電網韶關樂昌供電局有限責任公司，廣東 韶關 512200）

一、研究的意義

雖然現在增加了很多種新能源，但是在我國發電最穩定、比例最重的還是以火電為主，所以我們在這里只討論火力發電。在火電廠中，由于各熱力設備及熱力系統的類型，設計水平，制造質量，安裝工藝和運行狀況的不同，使得同一個電廠內的各機組的功率和燃料消耗量的關系即：煤耗特性區別較大，為保證全廠在各負荷時段內總體運行的經濟性，即等量的燃料消耗產生更多的電力，就應考慮全廠機組最優組合和運行機組間的負荷優化分配兩個問題。從國內外經驗可知機組優化的相對效率可達1%-2.5%，經濟效益相當可觀。

廠網分開與競價上網的試行，使電力作為一種特殊的商品已進一步走向市場。我國電力供需矛盾已逐漸從供方市場轉向需方市場，促使發、供電企業加強內部管理，降低消耗，增加產出。而目前電力企業成本較高，利潤不高，依靠設備改造、電價改革來提高經濟效益的空間又比較有限，因此充分挖掘內部潛力并努力降低成本，增強發電企業的投入產出，以加強企業在市場的競爭能力，就變得非常重要。所以研究火電廠多臺機組間負荷優化分配系具有經濟意義。

一個電廠里的機組容量不同，經濟負荷范圍就有可能不同，即使是同一個型號的機組，各自的效率也會有差別，給定的負荷在機組間分配時，不可能完全保證所有的機組都能夠在比較經濟的條件下負荷運行。把負荷優先分配給效率高的大容量機組似乎是一種經濟的分配方式，但是通過分析可以知道，這樣分配負荷并不一定最經濟。電力系統的有功功率平衡表明，系統中各發電機組發出的總的有功功率應與系統中隨機變化的有功負荷相等。但是，如何在各發電廠及發電機組間合理分配和控制有功負荷，使系統燃料消耗最少，是電力系統運行中需要研究的問題。

二、數學模型的建立

電力系統中發電機組輸人與輸出的關系(耗量特性)，如圖2.1所示。

圖2 .1 發電機組的耗量特性

圖中 ，縱坐標為單位時間內消耗的燃料F或單位時間內消耗的水量w，橫坐標為發電機輸出功率P。不同發電機設備的耗量特性曲線形狀不一樣。

耗量特性曲線上某一點切線的斜率稱為耗量微增率。它是單位時間內輸人能量的微增量與輸出功率微增量的比值，既λ△F/△P=dF/dP。耗量微增率特性曲線如下圖所示。

圖2 .2 耗量微增率特性曲線

通常,機組負荷最優分配問題一般可以描述如下：

設發電廠共有n臺機組運行,其中第i臺機組運行負荷為Pi，發電廠總負荷為Pload，則

式中，Pi,min為每臺機組穩定運行的負荷下限，Pi,max為每臺機組穩定運行的負荷上限。

設各臺機組的成本為Fi，n臺機組運行的總成本為：

有了機組負荷分配問題的數學模型，求解就有很多種方法了，例如傳統優化方法：效率法、等微增率法、逐點法等，或者基于數學規劃的方法例如：動態規劃、線性規劃法、非線性規劃等。由于具體求解過程太長，這里就不表述了。但是無論多么復雜、多么先進的計算法，總是本著一個原則，扣著兩個條件，就是機組輸出功率和成本的關系，以及在滿足負荷要求的同時盡量的減少發電成本，達到節約能源，提高利潤的目的。只有首先了解了這三者之間的關系，掌握好了基礎，才能更進一步地去掌握更加先進，更加復雜的經濟調度分配法。

三、小結

節能，增效是目前我國電廠在安全運行的前提下首要解決的問題，電廠是耗能大戶，提高機組運行的經濟性不但可以節約能源，還可以減少粉塵排放對環境的污染。用電需求的增加，使電網中用電負荷峰谷差日益增大，致使電廠的負荷經常地，較大幅度地進行調整，所以提高電廠運行經濟性，即實時合理分配機組間負荷具有重要的現實意義。