一种适用于电力系统生产模拟的煤耗曲线快速模拟方法与流程

1.本发明涉及电力规划和模拟分析技术领域，特别是涉及一种适用于电力系统生产模拟的煤耗曲线快速模拟方法。


背景技术：

2.煤电机组的发电单位煤耗随负荷率降低呈现逐步升高的特点，即煤电机组在压减出力时，发电的经济性将有一定程度下降。随新能源发展规模持续提高，为给新能源接入提供调峰容量，煤电机组降负荷、压减出力运行成为常态，因此在电力系统生产模拟中精确的模拟煤电机组的煤耗特性，逐渐成为精准量化分析新能源接入给系统带来影响、采取措施提高系统运行经济性的必要条件之一。
3.目前对煤电机组的发电煤耗特性模拟主要有两种方式，第一种方法采用二次函数模拟发电煤耗曲线，在调度和电力系统生产模拟中采用该方法时，将使模型从混合整数线性规划优化模型变为混合整数二次规划优化模型，而目前并没有稳定和快速的混合整数二次规划优化模型算法，将大幅提高模型求解难度和求解速度；第二种方法是采用分段线性函数模拟发电煤耗曲线，该方法可避免在调度和生产模拟模型中引入二次函数，但需要根据分段数引入相应数量的0-1整数变量，分段数较高时也将提高模型求解速度。目前尚没有不需引入二次函数或多个0-1变量，且可兼顾求解精度和求解速度的煤耗曲线模拟方法。


技术实现要素：

4.为此，本发明提出一种适用于高精度电力系统生产模拟的煤耗曲线快速模拟系统，可通过煤电机组启停状态0-1整数变量和煤电机组出力连续变量对煤耗特性进行快速模拟，方法简便易行，可提高电力系统生产模拟的整体模拟精度和求解速度。
5.本发明提供了一种适用于电力系统生产模拟的煤耗曲线快速模拟方法，包括：步骤s1，获取待研究的煤电机组的额定装机容量c
r
、最小技术出力系数α、煤电机组满负荷时单位小时煤耗量h、煤电机组最小技术出力状态下单位小时煤耗量i；步骤s2，根据煤电机组的额定装机容量c
r
和煤电机组满负荷时单位小时煤耗量h，得出煤电机组满负荷额定容量出力情况下发电单位煤耗率β
r
；根据煤电机组的额定装机容量c
r
、最小技术出力系数α和煤电机组最小技术出力状态下单位小时煤耗量i，得出煤电机组最小技术出力情况下发电单位煤耗率β
min
；步骤s3,定义某时刻t煤电机组的实际负荷率为p
t
，根据煤电机组满负荷额定容量出力情况下发电单位煤耗率β
r
和煤电机组最小技术出力情况下发电单位煤耗率β
min
，推导出某时刻单位煤耗率β
t
与该时刻实际负荷率p
t
之间的关系。本发明“适用于电力系统生产模拟的煤耗曲线快速模拟方法”概念简单清晰，仅用包含一个0-1变量的线性函数，即精确模拟了煤耗率随负荷率变化的特性，相较已有的采用二次函数或分段线性函数模拟煤耗曲线的方法，避免了引入二次函数和多次分段带来的多个0-1变量，可在保证精度情况下，大幅提高电力系统调度和生产模拟模型的求解速度，对提高模型精度和速度具有较好的实际指导意义和应用价值。
6.进一步地，所述步骤s3还包括：定义某时刻t煤电机组的启停状态为u
t
，其中，u
t
＝1代表处于开启状态，u
t
＝0代表处于关停状态，煤电机组在该时刻负荷率p
t
下的单位煤耗率β
t
可表示为：
7.β
t
＝ap
t
bu
t
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
8.其中，以a和b为参数。
9.进一步地，所述步骤s2还包括：煤电机组满负荷时单位小时煤耗量为h吨标煤，则β
r
可用下式表示：
10.β
r
＝h/c
r
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
11.煤电机组最小技术出力状态下单位小时煤耗量为i吨标煤，则β
min
可用下式表示：
12.β
min
＝i/αc
r
。
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
13.进一步地，所述步骤s3还包括：
14.结合式(1)构建二元一次方程组：
[0015][0016]
求解式(4)二元一次方程组，得到：
[0017]
a＝(β
r-β
min
)/c
r
(1-α)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0018]
b＝(β
min-β
r
)/(1-α)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0019]
由此，煤电机组在该时刻负荷率p
t
下的单位煤耗率β
t
可表示为：
[0020]
β
t
＝(β
r-β
min
)/c
r
(1-α)p
t
(β
min-β
r
)/(1-α)u
t
。
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0021]
进一步地，所述步骤s1还包括：通过查看机组设备铭牌获得煤电机组的额定装机容量c
r
和最小技术出力系数α。
[0022]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1绘示了一种适用于电力系统生产模拟的煤耗曲线快速模拟方法的流程图。
具体实施方式
[0025]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0027]
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028]
本发明实施例提供了一种适用于电力系统生产模拟的煤耗曲线快速模拟方法，如图1所示，包括：
[0029]
步骤s1，获取待研究的煤电机组的额定装机容量c
r
、最小技术出力系数α、煤电机组满负荷时单位小时煤耗量h、煤电机组最小技术出力状态下单位小时煤耗量i；
[0030]
步骤s2，根据煤电机组的额定装机容量c
r
和煤电机组满负荷时单位小时煤耗量h，得出煤电机组满负荷额定容量出力情况下发电单位煤耗率β
r
；根据煤电机组的额定装机容量c
r
、最小技术出力系数α和煤电机组最小技术出力状态下单位小时煤耗量i，得出煤电机组最小技术出力情况下发电单位煤耗率β
min
；
[0031]
步骤s3,定义某时刻t煤电机组的实际负荷率为p
t
，根据煤电机组满负荷额定容量出力情况下发电单位煤耗率β
r
和煤电机组最小技术出力情况下发电单位煤耗率β
min
，推导出某时刻单位煤耗率β
t
与该时刻实际负荷率p
t
之间的关系。
[0032]
具体地，所述步骤s3还包括：定义某时刻t煤电机组的启停状态为u
t
，其中，u
t
＝1代表处于开启状态，u
t
＝0代表处于关停状态，煤电机组在该时刻负荷率p
t
下的单位煤耗率β
t
可表示为：
[0033]
β
t
＝ap
t
bu
t
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0034]
其中，以a和b为参数。
[0035]
所述步骤s2还包括：煤电机组满负荷时单位小时煤耗量为h吨标煤，则β
r
可用下式表示：
[0036]
β
r
＝h/c
r
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0037]
煤电机组最小技术出力状态下单位小时煤耗量为i吨标煤，则β
min
可用下式表示：
[0038]
β
min
＝i/αc
r
。
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0039]
进一步地，所述步骤s3还包括：
[0040]
结合式(1)构建二元一次方程组：
[0041][0042]
求解式(4)二元一次方程组，得到：
[0043]
a＝(β
r-β
min
)/c
r
(1-α)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0044]
b＝(β
min-β
r
)/(1-α)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0045]
由此，煤电机组在该时刻负荷率p
t
下的单位煤耗率β
t
可表示为：
[0046]
β
t
＝(β
r-β
min
)/c
r
(1-α)p
t
(β
min-β
r
)/(1-α)u
t
。
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0047]
在本发明实施例的一个方面，所述步骤s1还包括：通过查看机组设备铭牌获得煤电机组的额定装机容量c
r
和最小技术出力系数α。
[0048]
本发明与已有二次函数模拟发电煤耗曲线方法的重要区别在于，利用二次函数模拟发电煤耗曲线时：
[0049]
β
t
＝m1p
t2
m2p
t
m3ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0050]
其中m1、m2、m3为经验参数，该方法下p
t
作为变量引入了乘方操作，在生产模拟求解时较本发明所提的式(4)-(7)方法大幅提高了求解难度和速度。
[0051]
本发明与分段线性函数模拟发电煤耗曲线方法的重要区别在于，利用分段线性函数模拟发电煤耗曲线时：
[0052][0053]
其中n代表分段数量，k
n
和o
n
为经验参数，该方法下判断p
t
分段时需引入n个0-1变量，在生产模拟求解时较本发明所提的式(4)-(7)方法大幅提高了求解难度和速度。
[0054]
本发明仅用包含一个0-1变量的线性函数，即精确模拟了煤耗率随负荷率变化的特性，相较已有的采用二次函数或分段线性函数模拟煤耗曲线的方法，避免了引入二次函数和多次分段带来的多个0-1变量，可在保证精度情况下，大幅提高电力系统调度和生产模拟模型的求解速度，对提高模型精度和速度具有较好的实际指导意义和应用价值。
[0055]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。