全厂AGC调度模式负荷经济分配方法研究_王朝盛.pdf
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1、doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.01.015全厂 AGC 调度模式负荷经济分配方法研究王朝盛1,邵峰2,谭锐2,王忠熬2(1 国能黄金埠发电有限公司,江西 上饶 335100;2 国能南京电力试验研究有限公司,江苏 南京 210046)摘要:将厂级 AGC 系统应用到现代调度系统中,提高能量管理系统运算速度,但由于缺少科学的厂级负荷优化分配手段,现阶段只是对 AGC 负荷在多台机组间平均分配。为解决该项技术难题,开展运行数据挖掘方法研究,建立负荷在线优化分配模型,结合试验方法实现机组能耗的在线准确计算。试验结果表明节能效果明显,为火电机组负荷实时优化分配奠定
2、理论及应用基础。关键词:厂级 AGC 系统;负荷分配优化;数据挖掘;标准煤耗率;群体优化算法中图分类号:TM734文献标志码:B文章编号:1008-0198(2023)01-0090-05收稿日期:2022-08-29修回日期:2022-10-18Study on Load Economic Distribution Method of AGCScheduling Mode in PlantWANG Chaosheng1,SHAO Feng2,TAN ui2,WANG Zhongao2(1 Guoneng Huangjinbu Power Generation Co,Ltd,Shangrao
3、335100,China;2 Guoneng Nanjing Electric Power Test esearch Co,Ltd,Nanjing 210046,China)Abstract:The application of plant AGC system in modern dispatching system can improve the operation speedof energy management system However,due to the lack of scientific means of optimal distribution method ofpla
4、nt load At this stage only AGC load is only evenly distributed among mutiple units In order to solve thistechnical problem,this paper firstly studies the method of operation data mining,establishes the on lineoptimal load distribution model,and finally realizes the online accurate calculation of uni
5、t energy consumptioncombined with the test method The test results show that the energysaving effect is obvious,which lays atheoretical and application foundation for the realtime optimal load distribution of thermal power unitsKey words:plantlevel AGC system;load distribution optimization;data mini
6、ng;standard coal consumptionrate;swarm optimization algorithm0引言为按照统一调度、分级管理的原则实行分级控制,精简调度控制对象,实现厂级有功功率闭环控制和电厂有功功率调节的全自动运行,某火电厂已将 AGC 单机模式改造为全厂 AGC 负荷调度模式。调度中心以确保电力系统安全稳定运行和连续供电为前提,优先调度可再生发电资源,燃煤火电机组调度顺序居后且按容量大小原则给定预测负荷曲线服从统一调度,但由于各台机组的设备状况和能耗特性差异较大,并且随着边界条件的改变,机组性能也会动态变化1,因此常规全厂 AGC 负荷调度模式只是对 AGC 负
7、荷在两台机组间平均分配,不能根据机组的实际能耗水平和运行状况真正达到全厂 AGC 负荷优化分配24、降低发电成本、提高发电效益的目的。考虑机组变工况复杂、多因素互相耦合,动态能耗特性并不容易求解。制约燃煤火电机组经济调度的主要因素有发电煤耗率、一次调频能力、AGC响应速率以及调峰负荷范围等57,研究上述因素09第 43 卷第 1 期湖南电力HUNAN ELECTIC POWE2023 年 2 月之间的数学模型,并根据模型进行自动、合理的运算,建立基于能耗特性的负荷经济调度模型,从而真正实现全厂实时 AGC 优化调度,将是本文重点研究的方向。1运行数据挖掘真正实现煤耗率的在线监测,涉及锅炉效率、
8、汽轮机热耗率以及厂用电率等重要性能指标,锅炉效率的难点在于如何准确实现煤灰渣的在线分析,而汽轮机热耗率在于国家标准及 ASME 标准方法中的主给水流量或主凝结水流量等重要测量参数的精度8,厂用电率由于多台机组的公用部分划分不确定性不易准确测量。因此,煤耗计算结果的可靠性取决于计算程序与算法的可靠性和数据的准确性、可靠性。要确保煤耗在线监测系统的精度,必须保证参与和影响煤耗计算的主要参数数据是可靠的。现有的煤耗计算程序或软件在参与计算的参数出现异常时,常以设计值取代异常的数据参与计算。但随着机组服役年限的增加,实际运行的主要性能参数往往会大范围偏离原先设计值,如果考虑运行边界条件的变化,再采用设
9、计值替代的方式进行计算将会带来较大的误差。为了科学、公正、合理地对异常数据进行筛选,首先要建立历史运行数据库,考虑合理性和关联性对实际运行数据做出较为准确的判断,从而找出这些参数的基准值和允许的偏差范围,为煤耗在线监测提供数据基础。1.1主要影响参数偏差范围通过历史运行数据的挖掘,找出这些参数的基准值和允许的偏差范围,为煤耗计算程序提供输入数据过滤的第一道屏障。作为输入数据预处理的第一道关卡,确定参与计算的主要参数基准值及偏差范围。当某个参数随机地偏离该基准值,但仍然在偏差范围内时,不采取任何措施;一旦超出偏差范围,就用基准值进行替换。如果该参数长期大幅度地偏离基准值,须发出报警,并有必要组织
10、力量查找原因(如传感器、仪表损坏,运行方式重大调整,技改和设备增减等)。1.2确定基准值和偏差带火电机组的能耗特性取决于热力系统结构、边界参数以及主要设备运行状况等,相关的参数存在着很强的关联性,参数的变化也被多因素共同耦合而影响,单纯以理论建模分析很难动态分析其变化规律,因此需要统计机组不同负荷工况运行边界条件下能够满足数据挖掘的数据集。数据挖掘的工作就是通过一些算法,找到其中包含的规律,研究数据集是运行数据挖掘的基础,涵盖了机组在不同负荷变化区间存在的参数变化规律,有助于确定参数对应的基准值和偏差带。在关联规则的基础上得出的基准值确定方法可处理任何一组有偏差的数集,同时数集可以不是随机序列
11、。机组运行基准值 X 的理论推导方法如图 1 所示,把某一负荷区间内的运行数据当作一个事物集,在该运行负荷区间内,将对应的蒸汽流量 d0划分成 n 个区间,对应的蒸汽温度 t0划分为 m 个区间,计算主蒸汽流量 d0在运行负荷区间内对应的数值概率为 P(d0)。图 1数据区间划分示意图采用关联分析,找出在给定的负荷区间内,如主蒸汽流量 d0和主要影响参数(主蒸汽温度 t0、压力 p0等)的强关联规则。以主蒸汽温度为例,将主蒸汽温度划分为 m 个区间后,该规则可写为:d0落在 i 区间时(i=1,2,n),t0出现在 j 区间(j=1,2,m);支持度 s=P(d0出现在 i区间且 t0出现在
12、j 区间);置信度 s/P(d0出现在 i区间)。通过计算两个事件发生的条件概率得到某条规则的置信度,即:cij=P(t0_j|d0_i)=P(主汽温在 j 区间内取值的概率|主汽流量在 i 区间内取值)。然后再反推出两个事件共同发生的概率即支持度,即:sij=cijP(d0_i)。在关联分析方法下9,借助于理论算法计算出给定的最小支持度和置信度下的多条强规则10,并以此选取其中对应最高的规则作为参数的当前参考值 X。通过支持度和置信度为其他次强规则或弱规则分配权重,与当前参考值做加权平均后得到目前机组的运行基准值 X。按概率分布数学方法,基准值偏差带范围如下:19第 43 卷第 1 期王朝盛
13、等:全厂 AGC 调度模式负荷经济分配方法研究2023 年 2 月=3(xk X)2cs(1)1.3数据挖掘结果如图 2 所示,展示了该电厂主要运行参数的数据挖掘结果,按前面叙述的方法分析出主蒸汽压力、主蒸汽温度在日常运行负荷范围区间的大致变化趋势,运行控制中主蒸汽压力遵循控制逻辑中设置的滑压运行曲线,而主蒸汽温度在运行规程中要求控制在额定值附近,很明显主要参数数据挖掘结果反映了实际状况,由此可见数据挖掘方法的准确性。(a)过热出口压力(三点平均)(b)过热出口温度(三点平均)图 2电厂主要参数数据挖掘结果2标准煤耗负荷经济调度按机组能耗水平由低到高排序,节能优先,机组运行能耗水平调度中心一般
14、依照设备制造厂商提供的机组设计能耗参数排序,由于制造、安装、运行、检修等全过程的质量水平差异,同类型同容量机组能耗水平差异很大。因此要真正实现负荷经济调度,需要以机组的实测能耗特性进行排序,其中获得准确的煤耗特性曲线模型是重要的基础,目前常见的研究方法有最小二乘拟合11、神经网络12、模糊聚类13 及遗传编码14 等方法。火电机组的供电煤耗与汽轮机热耗率、管道效率、锅炉效率和厂用电率等有关,计算公式如下:b=H29.31bp(1 ap)(2)式中,b 为供电煤耗率,g/(kWh);H为热耗率,kJ/(kWh);b为锅炉效率,%;p为管道效率,%;ap为厂用电率,%。供电煤耗率变化与汽轮机热效率
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