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多燃料多机组电厂能源综合优化利用研究

张东欧  
【摘要】:能源是国民经济和社会发展的重要物质基础,能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。随着经济的发展,人类社会对能源的消耗量也不断增加,而全球不可再生能源供给量却日益减少,能源供应的严峻形势迫使人们在合理利用常规能源、大力发展新能源及寻求可再生能源方面进行积极探索。多燃料多机组电厂能源综合利用的研究对调整我国能源消费结构、提高能源利用效率、减少环境污染有着重大意义。 机组负荷的经济调度和煤/煤气优化分配是节能降耗中行之有效的方法之一,它不需要增加重大设备和改造设备,实施方便且效果很好。它可以在满足系统安全约束、电能质量要求和减少高炉煤气放散的综合条件下进行可靠运行。本论文以电厂内五台机组为研究对象。其中#1/#2/#3三台机组是国内最大的燃用煤/高炉煤气/焦炉煤气/轻重油的350MW发电机组,#0机组是世界上首台大容量单烧低热值高炉煤气的燃气—蒸汽联合循环热电机组、#4机组是世界上首台以燃用低热值高炉煤气与天然气为主的350MW发电机组,同时#0/#3机组具备供热能力。本论文针对以上多种类型、燃用多种燃料的机组进行综合经济管理和负荷、燃料合理分配,由于必须同时考虑负荷和高炉煤气的合理分配,所以使用单变量的煤耗特性曲线无法解决目标问题。本论文将通过大量试验获得的数据运用曲面拟合的最小二乘法建立了双变量煤耗特性曲面,并结合煤气全利用逐次梯度寻优法获得机组综合分配问题的较优解。 理论分析表明,在参与负荷与燃料分配的发电机组确定的情况下,按逐次梯度寻优法进行分配所得方案是最优的。本论文对煤气全利用负荷燃料双变量逐次梯度寻优分配方法在机组负荷与燃料合理分配中的应用进行了分析,并对电厂5台机组进行了计算。结果表明,逐次梯度寻优法适用于煤耗特性曲线为凸函数的火电厂内发电机组间负荷与燃料双变量优化分配问题。 论文对机组能源综合利用问题给出了求解模型和算法,并进行了计算流程设计和程序编制,并对各种影响计算结果的因素进行了比较分析。和常规火力发电机组相比,采用高炉煤气发电的另一个复杂之处在于,作为能源综合利用设备,其既要满足电网调度的需要,保障电网安全性;同时,又要适应高炉休风等特殊工况的燃料调配和机组检修或故障时富余燃气的平衡。因此,必须从多目标决策的角度进行机组负荷的优化调度和燃料的经济配比以及环保的达标。为此论文提出并实现了机组日常运行和检修停机时的处理方法,这样的处理能使机组在满足高炉煤气综合利用、满足发电负荷的条件下全厂的供电煤耗最低。 本论文对电厂5台机组进行了负荷与燃料优化分配计算。结果表明,应用双变量逐次梯度寻优分配方法进行机组负荷与燃料优化分配运行可以减少电厂煤耗,为电厂带来良好的经济效益。


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