大型火电厂负荷经济分配的探讨

　　近年来随着大型火电机组普遍采用DCS，热控自动可用率和调节品质均有明显提高，机组协调控制系统投运正常。各调度中心的EMS（能量管理系统）投入及运行质量也普遍提高，因此“调度到机”的AGC方式是目前正在普遍采用的方式（“调度到机”指调度中心的．EMS系统通过电厂RTU直接控制到机组CCS，进行AGC调节）。
　　
　　随着“厂网分开，竞价上网”的来临，必须进一步提高电厂的安全生产管理水平与经济效益。“调度到厂”的AGC方式，即调度所的AGC指令，通过电力数据网下达到电厂的厂级计算机网络，经由全厂的负荷经济分配，把负荷分配到各台机组。这种方式与“调度到机”相比有如下优点。
　　
　　（1）调度所与厂级计算机网络间的通讯量大大减少。
　　
　　（2）通过厂内负荷经济分配，提高了全厂经济效益。
　　
　　（3）符合电力调度分级管理的原则。
　　
　　在近期投产的大型水电站——天荒坪抽水蓄能电站（6*300MW），采用了“调度到厂”的AGC方式。而大型火电厂也正在蕴动着建立厂级监控的计算机网络，并在初步设计阶段进行火电厂自动化一体化设计，实现全厂负荷经济分配。
　　
　　1．大型火电厂中实现负荷经济分配的条件
　　
　　（1）目前我国火电厂节能增效的首要任务是降低机组供电煤耗。为此必须对机组进行优化管理，寻找合理的运行方式，在确保设备安全运行的前提下，为运行人员提供科学的实时调整手段。其中，重点是降低机组在正常运行时运行不当所引起的可控热损失。这就必须对机组进行定期性能试验，包括：1）机组启动停止过程的煤耗试验以便建立规范化的启停步骤；2）全面优化调整试验，寻找*机组运行方式及可控参数基准值。特别是由试验热耗及锅炉效率修整后，得到汽机热耗及锅炉效率基准值，从而求得供电煤耗基准值，以及机组主要指标的基准运行曲线，指导机组运行。因此优化机组供电煤耗是实现负荷经济分配的基础。
　　
　　（2）建立厂级计算机网络：其功能是：1）电网调度所及厂内机组DCS、辅助系统DCS以及MIS系统进行实时数据通信，建立实时数据库。2）收集全厂生产实时数据信息，向MIS系统单向传输信息。3）接收电网调度所AGC控制指令和信息，并反馈全厂有关信息。4）进行实时性能计算及供电煤耗差分析。5）全厂负荷经济分配。
　　
　　（3）进行发电厂实时性能监测及实时耗差分析：主要计算影响供电煤耗的可控参数，汽机高中压效率，汽机热耗。然后拟合成与负荷的关系，求得可控参数及性能计算值与其基准值的偏差，再与影响系数相乘，得出各可控参数、性能对供电煤耗的耗差，形成实时供电煤耗差分析，在CRT上以操作指导方式予以显示。
　　
　　（4）开发基于实时供电煤耗的等微增量原则的负荷经济分配的软件，并通过现场调试及投用。
　　
　　2．负荷经济分配系统软件模块构成及编程思想
　　
　　负荷经济分配系统（LEDS）软件模块构成如图所示。

　　
　　（1）调度接口与全厂负荷指令处理及负荷经济分配指令形成
　　
　　本模块是LEDS与调度中心的接口，由三取一回路接受调度所下达的全厂负荷指令（分为96点计划曲线和AGC方式，也可以手动设定），并向电网调度反馈电厂的下列实时的信息：
　　
　　1）全厂AGC方式或手动方式。可由值长设置，方式之间切换是无忧的。
　　
　　2）全厂负荷经济分配指令，为全厂负荷分配指令减去RB及负荷闭锁机组的实发功率。
　　
　　3）全厂负荷上下限值，分别为AGC方式运行机组负荷上下限（又可分为经济运行负荷上下限及安全运行上下限，可在人机接口上设置），与非AGC方式运行机组实发功率之和。
　　
　　4）全厂经济负荷分配指令上下限值和AGC调节裕量，分别为AGC方式运行机组的负荷上下限值之和，及减去这些机组的实发负荷，可以得知全厂AGC调节裕量，以此作为AGC负荷的调节限值。
　　
　　5）全厂实时实发功率：为全厂AGC方式运行机组与RB及负荷闭锁工况下机组的实发功率之和。
　　
　　6）全厂负荷指令反向变化时，由于实发功率迟后于全厂负荷指令变化，为避免投运AGC机组不必要的负荷变化，应比较全厂实时实发功率与全厂负荷指令差值，停止原负荷分配指令变化。该差值大小，在每台机组投AGC调试时确定。
　　
　　7）根据厂内机组的调节性能，对全厂负荷速度的变化，在人机接口上进行速率限制。
　　
　　8）全厂负荷指令可在人机接口上选择为AGC方式和手动方式。同时，LEDS发生故障或RTU信号超过量程范围时，LEDS可把AGC方式自动切换至手动方式并报警。在手动方式时，全厂负荷指令跟踪全厂实发功率以备可无扰切换至AGC方式。
　　
　　（2）负荷经济分配
　　
　　应实时地按照多台机组的实时供电煤耗曲线，以等微增量原则进行AGC方式运行机组的负荷经济分配，把负荷分配至各机组。在机组按优化的启动曲线启动时，以预定的时间间隔直至满负荷，计算实时供电煤耗，用zui小二乘法拟合成机组实时供电煤耗曲线。在一定误差范围内，用在机组运行时计算所得的实时煤耗对该曲线进行修正。
　　
　　在机组的四态启动（绝热态、热态、温态及冷态）与停机过程中，都需有启动和停机时间。为了在机组启停时，全厂实发负荷仍能满足调度负荷的要求，LEDS实时地根据全厂实发功率，调度日负荷曲线与机组启动过程时间判断是否要启动在停役中机组效率zui大机组并预报该机组“启动”，以便运行人员开始启动机组。在停机过程中，机组效率下降带来停机损失，所以当全厂需要降负荷时，LEDS与启动时一样，根据全厂实发率、调度日负荷曲线及停机进程时间等三个因素判断是否要停役一台处于AGC方式运行中的效率zui差的机组。然而停机与启动机组不同，这时LEDS还应比较所降的负荷量分配在AGC方式运行中的机组，使这些机组处与低负荷运行的经济损失与停机损失相比，若是停机损失小，那么LEDS预报该机组停机，便与运行人员开始停机，否则LEDS使AGC方式运行机组处于低负荷运行。
　　
　　（3）负荷闭锁，RB及MFT工况的处理在投入AGC运行的机组中，发生负荷闭锁，RB及MFT时，LEDS自动地把该机组由AGC方式切至手动方式运行。此时，机组的负荷指令跟踪其实发功率。在RB工况结束后及发生MFT的机组重新启动后，手动设定机组负荷，待负荷升至一定值时，手动无扰动切换至AGC方式。当荷闭锁解除时，LEDS自动无扰恢复至AGC方式运行。
　　
　　（4）磨煤机启停预报指导
　　
　　磨煤机启停时，机组应退出AGC方式转为手动方式运行。待磨煤机启停结束后再投入AGC方式运行。
　　
　　LEDS可根据全厂负荷指令的变化趋势，判断何时启停一台磨煤机，并作出预报，以便于运行人员做好必要的检查和准备。当机组负荷指令接近机组负荷上限或下*，LEDS预报该机组启动或停运一台磨煤机，以便于运行人员能及时启停磨煤机，使机组有继续增减负荷的能力，保证全厂具有较大的AGC负荷调节裕度，避开机组负荷调节间断。
　　
　　（5）全厂负荷调节与机组DCS的接口
　　
　　设置了PI调节功能，实现微调。在静态时使全厂实发负荷与全厂负荷相等。动态时，根据全厂负荷指令的变化量调节下达到AGC方式运行机组DCS的负荷分配指令，改善LEDS负荷分配的品质。而且，保证机组无扰地切除和投入AGC方式运行。当任一机组负荷指令信号、功率信号故障，及有二路全厂负荷指令信号、全厂功率信号故障时，由机组AGC方式自动地切换至手动方式。
　　
　　LEDS与机组DCS的AGC接口信息如下：
　　
　　1）负荷分配指令（AO）；2）机组实发功率（A1）；3）机组实时供电煤耗；4）AGC投／停状态（D1）；5）闭锁增（D1）；6）闭锁减（D1）；7）不同RB或MFT信号（D1）；8）磨煤机投／停信号（D1）；9）LEDS故障（DO）。
　　
　　3．结束语
　　
　　（1）在一些发达国家，电力生产水平较高，外围设备完善，在300MW机组上已普遍采用发电厂性能监测及在线偏差分析，而且研制并采用了经济运行管理系统，得到了明显的经济效益。我国首先应以降低供电煤耗为中心，进行优化运行管理、提高电厂生产管理水平及经济效益。
　　
　　（2）应把开发负荷经济分配程序提到日程上来，在近年来予以实用化，进一步提高电厂经济效益，增强电厂竞价上网能力，同时为电厂使用报价系统打下扎实的基础。