一种联合循环供热机组电热组合经营优化研究方法与流程

1.本发明涉及联合循环供热技术领域，尤其涉及一种联合循环供热 机组电热组合经营优化研究方法。


背景技术：

2.煤的洁净燃烧”技术是当前各工业发达国家都十分重视的研究领 域，燃煤燃气－蒸汽联合循环由于能较大幅度提高火力发电厂的热效 率，并使污染问题获得解决，因而成为最有发展前途的发电技术。我 国是以燃煤为主的国家，电力工业中燃煤发电厂的装机容量占总装机 容量的70％以上。同时，燃煤发电厂又是严重的污染源，全国so2总 排放量的三分之一，nox和粉尘总排放量的一半由燃煤发电厂产生。 所以我国对“洁净煤技术”也十分重视。
3.现有的热电联产联合循环机组不仅受电网、热网、气网的多重约 束，还受能源价格体系、机组热力特性、热电比等因素的多重影响， 这将会使得机组生产经营效益不高，且其生存能力低下，为此我们提 出一种联合循环供热机组电热组合经营优化研究方法来解决上述问 题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中热电联产联合循环机组不 仅受电网、热网、气网的多重约束，还受能源价格体系、机组热力特 性、热电比等因素的多重影响，这将会使得机组生产经营效益不高， 且其生存能力低下的问题，而提出的一种联合循环供热机组电热组合 经营优化研究方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种联合循环供热机组电热组合经营优化研究方法，其步骤如下 所述：
7.调研燃机热电联合循环机组的运营现状，并进行分析；
8.对燃机热电联合循环机组热力特性进行研究；
9.在当地能源价格及发电利用小时数等实际政策基础上，结合燃机 热电联合循环机组的热力特性，通过定量计算和分析，研究能源价格 变动、机组热电负荷变动与各台机组生产经济性指标的关系；
10.在上述基础上，研究能源价格变动情况下的全年最优生产总量计 划，以及总量计划在两套机组间的优化分配问题。
11.优选地，所述步骤1包括：
12.主设备及系统概况、热电负荷状况、能源价格体系、外部政策条 件等方面的调研分析。
13.优选地，所述步骤2包括：
14.结合运行或已有的性能试验数据，利用仿真模拟的方法建立燃机 热电联合循环机组热力特性模型；利用热力特性模型，分别研究两套 联合循环机组的热力特性。
15.优选地，根据燃机热电提供的联合循环机组热平衡图、热力系统 图、运行规程、性能考核试验报告，在联合循环机组性能仿真平台上， 搭建联合循环机组的热力性能仿真模型，并将汽轮机的余速损失曲线 嵌入仿真模型，并对其仿真模型进行验证。
16.优选地，所述步骤3包括：
17.结合燃机热电联合循环机组的热力特性，在能源价格实际政策情 况的基础上，通过定量计算和分析，获得能源价格、机组热电负荷与 各台机组生产经济性指标的关系，其具体计算公式如下：
18.全年生产经济效益＝全年发电收益 全年供热收益-全年天然气成 本-全年除盐水成本；
19.逐时生产经济效益＝逐时发电收益 逐时供热收益-逐时天然气成 本-逐时除盐水成本；
20.其中，发电收益＝发电量
×
上网电价(不含税)；
21.供热收益＝供热量
×
热价(不含税)；
22.天然气成本＝天然气耗量
×
天然气价(不含税)；
23.除盐水成本＝供热量
×
除盐水价(不含税)。
24.优选地，所述步骤4包括：
25.生产总量计划及其在机组间的优化分配，建立多位约束条件下的 非线性规划数学优化模型；
26.对数学优化模型进行编程求解，获得现有能源价格体系及能源价 格体系变动情况下的最优生产计划；
27.对数学优化模型进行编程求解，获得现有能源价格体系及能源价 格体系变动情况下的两套机组间的最优化分配规律。
28.优选地，根据步骤2和步骤3的研究建立非线性规划数学模型， 其中：数学模型中的寻优目标函数为全年生产经济效益；多维约束条 件主要包括机组发电功率限制、供热功率限制、全年运行时间限制、 热电比与计划发电量的定量关系、两台联合循环机组的能耗特性、气 价、电价、热价、水价等；具体数学模型如下：
29.max(h1 h2)
×
price-heat (e1 e2)
×
price-ele
‑ꢀ
(g1 g2)
×
price-gas-(h1 h2)
×
price-water
30.约束条件及其方程：
31.t1＝e1/150；t2＝e2/150；h1＝h1/t1；h2＝h2/t2；
32.g1＝1.5289
×
h1 1069.7；g2＝1.4443
×
h2 1068.5；
33.0≤t1≤8000；0≤t2≤8000；0≤h1≤120；0≤h2≤120；
34.0≤e1 e2≤2200000；
35.当r0＝30％并且(h1 h2)
×
3076/(e1 e2)
×
3600≤0.375时；
36.h1 h2＝2.1732
×
10-7
－0.52666
×
(e1 e2) 4.38882
×
10-7
×
(e1 e2)2；
37.当r0＝40％并且(h1 h2)
×
3076/(e1 e2)
×
3600≤0.5时；
38.h1 h2＝2.94465
×
10-8-0.70221
×
(e1 e2) 5.85176
×
10-7
×
(e1 e2)2；
39.式中：
40.h1：#1机全年计划供热量t；h2：#2机全年计划供热量t；
41.e1：#1机全年计划发电量mwh；e2：#2机全年计划发电量mwh；
42.g1：#1机全年计划天然气消耗量nm3；g2：#2机全年计划天然 气消耗量nm3；
43.t1：#1机全年计划运行小时；t2：#2机全年计划运行小时；
44.h1：#1机全年计划平均供热负荷t/h；h2：#2机全年计划平均 供热负荷t/h；
45.r0：达标热电比；
46.price-heat：热价；price-ele：电价；
47.price-gas：气价；price-water：水价。
48.优选地，对数学优化模型进行编程求解，获得现有能源价格体系 及能源价格体系变动情况下的两套机组间的最优化分配规律，应采取 差异性分配。
49.相比现有技术，本发明的有益效果为：本发明通过整体的优化研 究方法的设计，减小了热电联产联合循环机组受电网、热网、气网的 多重约束的影响，还降低了其受能源价格体系、机组热力特性、热电 比等因素的多重影响，并且实现了资源优化配置，达到机组生产经营 效益优化，提高生存能力，提高了发电量，提高了总体生产经营经济 效益。
附图说明
50.图1为本发明提出的一种联合循环供热机组电热组合经营优化 研究方法的整体流程示意图；
51.图2为本发明提出的一种联合循环供热机组电热组合经营优化 研究方法的步骤4流程示意图。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。
53.参照图1-2，一种联合循环供热机组电热组合经营优化研究方法， 其步骤如下所述：
54.调研燃机热电联合循环机组的运营现状，并进行分析，包括：主 设备及系统概况、热电负荷状况、能源价格体系、外部政策条件等方 面的调研分析；
55.对燃机热电联合循环机组热力特性进行研究，结合运行或已有的 性能试验数据，利用仿真模拟的方法建立燃机热电联合循环机组热力 特性模型；利用热力特性模型，分别研究两套联合循环机组的热力特 性，根据燃机热电提供的联合循环机组热平衡图、热力系统图、运行 规程、性能考核试验报告，在联合循环机组性能仿真平台上，搭建联 合循环机组的热力性能仿真模型，并将汽轮机的余速损失曲线嵌入仿 真模型，并对其仿真模型进行验证；
56.在当地能源价格及发电利用小时数等实际政策基础上，结合燃机 热电联合循环机组的热力特性，通过定量计算和分析，研究能源价格 变动、机组热电负荷变动与各台机组生产经济性指标的关系，结合燃 机热电联合循环机组的热力特性，在当地的能源价格实际政策情况的 基础上，通过定量计算和分析，获得能源价格、机组热电负荷与各台 机组生产经济性指标的关系，在不计影响生产经济性的其他因素的情 况下，其具体计算公式如下：
57.全年生产经济效益＝全年发电收益 全年供热收益-全年天然气成 本-全年除盐水成本；
58.逐时生产经济效益＝逐时发电收益 逐时供热收益-逐时天然气成 本-逐时除盐水成本；
59.其中，发电收益＝发电量
×
上网电价(不含税)；
60.供热收益＝供热量
×
热价(不含税)；
61.天然气成本＝天然气耗量
×
天然气价(不含税)；
62.除盐水成本＝供热量
×
除盐水价(不含税)；
63.在上述基础上，研究能源价格变动情况下的全年最优生产总量计 划，以及总量计划在两套机组间的优化分配问题，生产总量计划及其 在机组间的优化分配，建立多位约束条件下的非线性规划数学优化模 型；根据步骤2和步骤3的研究建立非线性规划数学模型，其中：数 学模型中的寻优目标函数为全年生产经济效益；多维约束条件主要包 括机组发电功率限制、供热功率限制、全年运行时间限制、热电比与 计划发电量的定量关系、两台联合循环机组的能耗特性、气价、电价、 热价、水价等；具体数学模型如下：
64.max(h1 h2)
×
price-heat (e1 e2)
×
price-ele
‑ꢀ
(g1 g2)
×
price-gas-(h1 h2)
×
price-water
65.约束条件及其方程：
66.t1＝e1/150；t2＝e2/150；h1＝h1/t1；h2＝h2/t2；
67.g1＝1.5289
×
h1 1069.7；g2＝1.4443
×
h2 1068.5；
68.0≤t1≤8000；0≤t2≤8000；0≤h1≤120；0≤h2≤120；
69.0≤e1 e2≤2200000；
70.当r0＝30％并且(h1 h2)
×
3076/(e1 e2)
×
3600≤0.375时；
71.h1 h2＝2.1732
×
10-7
－0.52666
×
(e1 e2) 4.38882
×
10-7
×
(e1 e2)2；
72.当r0＝40％并且(h1 h2)
×
3076/(e1 e2)
×
3600≤0.5时；
73.h1 h2＝2.94465
×
10-8-0.70221
×
(e1 e2) 5.85176
×
10-7
×
(e1 e2)2；
74.式中：
75.h1：#1机全年计划供热量t；h2：#2机全年计划供热量t；
76.e1：#1机全年计划发电量mwh；e2：#2机全年计划发电量mwh；
77.g1：#1机全年计划天然气消耗量nm3；g2：#2机全年计划天然 气消耗量nm3；
78.t1：#1机全年计划运行小时；t2：#2机全年计划运行小时；考虑 到机组的运行维护，需预留一部分检修停机时间，因此每台机组的运 行计划小时上限取为8000h；
79.h1：#1机全年计划平均供热负荷t/h；h2：#2机全年计划平均 供热负荷t/h；根据机组的实际情况，每台机组的平均供热负荷上限 取为120t/h；
80.r0：达标热电比；
81.price-heat：热价；price-ele：电价；
82.price-gas：气价；price-water：水价；
83.对数学优化模型进行编程求解，获得现有能源价格体系及能源价 格体系变动情况下的最优生产计划和两套机组间的最优化分配规律， 应采取差异性分配。
84.实施例1：
85.当气价变化-50％～ 80％范围时，无论r0＝0.3还是r0＝0.4，多发电、 多供热均对提高生产经济效益有利，最佳生产计划为：全年计划发电 量达到2200000mwh(对应利用小时达到5500h上限)、全年计划供 热量达到1760000t(对应各台机组平均供热负荷达到120t/h上限)、 全年计划热电比达到0.6835；全年生产计划在两套机组间应采取差 异性分配，性能较好的#2机组应多发电、多供热。
86.实施例2：
87.当气价超过 90％时，多发电依然对提高生产经济效益有利，但多 供热却未必对提高生产经济效益有利，此时存在最佳计划供热量和最 佳计划热电比，具体如下：
88.当气价变化 90％、 100％，且r0＝0.3时，全年最佳计划发电量为 2200000mwh、全年最佳计划供热量为965539.6t、全年最佳计划热电 比为0.375；全年最佳生产计划在机组间的最优分配方式为：#1机组 全年发电量1000000mwh、全年供热量5539.6t、全年热电比0.004733； #2机组的全年发电量1200000mwh、全年供热量960000t、全年热电 比0.683556；
89.当气价变化 90％、 100％，且r0＝0.4时，全年最佳计划发电量为 2200000mwh、全年最佳计划供热量为1287386.2t、全年最佳计划热 电比为0.5；全年最佳生产计划在机组间的最优分配方式为：#1机组 全年发电量1000000mwh、全年供热量327386.2t、全年热电比 0.279733；#2机组的全年发电量1200000mwh、全年供热量960000t、 全年热电比0.683556。
90.实施例3：
91.根据寻优计算结果，在现有能源价格体系下及发电量调度政策下 (无论r0＝0.3还是r0＝0.4)，当全年计划供热越多、全年发电量越多 时，全年生产经济效益越好，预估的最佳全年生产计划及其经济效益 如表1所示；两套机组的发电量、供热量的最佳分配方式为差异性分 配，基本原则为让性能好的机组多发电、多供热，相比采用平均分配 模式，全年可以提高生产经济效益超过42万元；
92.表1最佳全年生产计划(现有能源价格体系)
[0093][0094]
实施例4：
[0095]
在当前实际的热负荷需求状况下(假定保持全年供热量66万t 左右)，差异性分配为最优分配方案，原则为“性能好的机组多发电、 多供热”，r0＝0.3时的全年负荷最优分配结果如表2所示，r0＝0.4时 的全年负荷最优分配如表3所示，与采用平均分配方式相比，采用最 优分配方案可使全年生产经济效益提高约170万元；
[0096]
表2最优分配方法(r0＝0.3)
[0097][0098]
表3最优分配方法(r0＝0.4)
[0099][0100]
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”、“竖直”、“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设备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。
[0101]
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 或者更多个该特征。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。
[0102]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。