300MW联合循环机组变工况优化运行的可行性研究

300MW联合循环机组变工况优化运行的可行性争论12231〔1．浙江省电力试验争论所，浙江杭州310014；2．温州燃机发电，325000；3．浙江大学，浙江杭州310007〕摘要300MW〔3×100MW〕燃气—蒸汽联合循环机组变工况运行的经济性问题，提出了对其进展AGC的投入供给更全面的软、硬件支持，以实现灵敏、牢靠、高效地对机组变工况负荷进展最正确安排。关键词：300MW联合循环；变工况；优化运行；可行性；争论随着国家能源政策的调整和电网用电构造的变化，燃气轮机及其联合循环机组在我国得到了长足的进展，并且随着国家西气东输、东海油气田的开发以及国外燃气轮机的引进，我国将兴建大批大容量、高水平的燃气－蒸汽联合循环机组，这些机组在担当电网根本负荷的同时更具有参与电网调峰的优势。浙江省20世纪末相继建成了镇海、龙湾、金华等一批燃气轮机联合循环电站。目前国内联合循环机组主要担当300MW燃气－蒸汽联合循环机组变工况优化运行的可行性进展争论。问题的提出及争论思路运行相互存在着亲热的联系，且燃气轮机和汽轮机有着各自的技术特性。作为电网调峰机组需常常启停和变工况运行，由于目前整套联合循环机组的变工况运行方式和热力性能尚无成熟阅历和技术依据，所以在3台2台燃气轮机进展负荷预选，未考虑机组运行经济性。为充分发挥各机组的技术特长，寻求以最小的燃料输入获得最正确的经济效益，对整套机组的低负荷变工况运行方式进展优化，通过试验、分析、争论得出负荷的最优化组合，提出先进的把握策略并开发一套优化运行软件，对机组AGC的投入供给更全面的软、硬件支持，以实现灵敏、牢靠、高效地对机组变工况负荷进展最正确安排。争论的现有工作根底和条件整套燃气－蒸汽联合循环机组各主设备〔包括燃气轮机、余热锅炉、汽轮机、发电机等〕技术先进，及投资很少。并把握了机组在不同方式下的大量运行资料和数据。丰富的实践阅历，生疏300MW燃气－蒸汽联合循环发电机组的设备性能和运行技术，并且把握机组单循环及联合循环运行的热力性能试验及计算方法，并具有确定的把握技术和计算机编程学问水平。争论步骤及争论内容资料收集及调研燃气轮机、余热锅炉及汽轮机变工况运行特性资料；燃气轮机、余热锅炉及汽轮机组运行启停资料；燃料特性，包括燃料组成、密度、发热量等；MARKV〕AGC资料，主要为应用程序接口、数据库接口等；软件开发运行环境资料，包括硬件和软件环境等。建立数学模型建模的必要性随着科技的快速进展，尤其是计算机技术的快速进展，应用计算机对实际系统进展模拟分析、优化设其程序实现是课题的根底和关键所在。由于联合循环机组部件较多，牵涉的关系错综简洁，因而对其进展负荷优化安排时，必需建立详尽的数学模型。联合循环机组运行特性的数学模型 GTCC电站的静特性是燃气轮机、余热锅炉和汽轮机这三大局部的综合特性，是指机组并网发电并在稳定工况下运行，也就是3个部件相互关联平衡运行时的装置体性能。为了获得稳定工况下机组的性能，必需分别供给燃气轮机、余热锅炉和汽轮机的变工况的曲线。主设备模型燃气轮机模型：燃气轮机工况由大气温度T＊，大气压力p＊

打算。a a gG＝f〔Ne，T＊p＊〕；f g a aT＊＝f〔Ne，T＊p＊〕；g a aG＝f〔Ne，T＊p＊〕。g g a a由于燃气轮机在实际运行中是依据温控线来增减负荷的，压气机进口可调导叶〔IGV〕的安装角变化IGV安装角的变化，从而简化了计算过程。T＊G和过热蒸汽的压4 g力p〔考虑滑压运行〕。sD＝f〔G，T＊p〕；s g 4 st＝f〔G，T＊p〕；s g 4 s蒸汽轮机模型：汽轮机工况主要由余热锅炉蒸汽出口参数〔D，t，P〕打算。s s ses s s s建模方法建立机组模型有两种方法：可以有两种方法获得部件特性，即通过试验或计算的方法。前者虽然具有准确度高的优点，但完整试验的消耗很高；应用计算方法求得各部件特性，必需知道较具体的机组的几何参数，而这又是制造厂家不供给的。假设在某些假设条件下得出各个部件参数间的一些阅历关系式，虽也能进展机组变工况计算，但计算误差较大。尽管如此，上述两种方法的分析思路可用于建模或运行分析时的指导。基于制造厂供给的特性曲线及修正曲线建模。由于制造厂家供给了燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机的变工况特性曲线，可以利用这些特性曲线建立变工况模型。依据特性曲线拟合出曲线的数学表达式，故而不能反映每台特定机组在制造、安装、调试和维护中所产生的差异，而这类差异对总体性能的影响是不行无视的，所以需要进展一系列的试验来校核模型的准确性。工质建模为了便利计算，建立燃气、蒸汽的热物性数学模型，编制了热力性质计算程序。对于由2台燃气轮机、2台余热锅炉和12＋1多轴布置的联合循环电站来说，通常有各种不同的组合运行方式，依据联合循环三大部件变工况计算模型，就可以计算联合循环电站在不同运行方式下的经济性能。优化方法确实定计算出机组各种组合方式下的性能以后，就可以对整台机组进展负荷优化安排了。在传统的负荷经济1。简化会引起计算精度的降低。由此进展出了的算法，如遗传算法。将遗传算法应用于电力系统经济调度的计算问题，从而避开了传统的拉格朗日函数法由于对目标函数的简化而引起的计算精度的降低。遗传算法完全区分于传统的优化方法，它是模拟自然界生物进化过程中的“优胜劣汰，适者生存”的生物进化机制。并模拟人类的优生学原理，利用随机信息交换思想，使子代不断向着优化方向进展，直到满足终止条件。由于遗传算子充分利用了上一代性能信息，所以可使优化程度提高，同时它算法简洁，收敛速度快，计算时间仅与规模成正比。可以得到全局最优解或近似最优解。它是一种随机概率智能优化方法。遗传算法的另一大优点是它对优化对象无特别要求，它只要求目标函数是可求的，对函数的连续性及可微性均无要求。目前国外已开头用遗传算法解决组合优化问题。因此，本工程承受遗传算法作为优化算法。以运行油耗最省为优化目标，建立机组组合最根本的优化模型。即只以发电油耗作为目标函数，而不考虑机组参与调峰运行时，转子的疲乏寿命损耗、启停过程的能量损失以及点火助燃用油量诸因素。也没以效益作为优化目标，建立考虑实际运行条件的机组组合最优化模型。考虑机组运行经济性、安全性、外界环境的变化以及机组自身的技术约束条件等要求，争论联合循环机组运行的最正确匹配方式和机组开停机时间的最优化安排，建立适用于遗传算法的机组组合数学模型。并且依据启动过程带来的额外损耗，建立参与电力市场推想负荷和其它约束条件的负荷优化模型。数据挖掘DCS、MARKVAGC等，拥有较完善的处理联合循环电厂各种日常业数据挖掘应用于本争论有两方面作用。不受对象模型和简洁度的限制，它更多地从数据角度来考察系统，利用简约和特征提取技术生成对象的简洁描述。对上述模型进展验证或修正，使模型更完备。现场试验及数据处理的真实性，还需要对机组进展一些必要的现场试验，以校核和修正所建的数学模型。其试验目的如下。求取机组的运行特性及主要参数对经济性的影响。对燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机的模型参数进展校核和修正。把握机组主要设备的老化程度和规律。依据数学建模需要，拟进展的试验内容为：100％、75％、40％额定负荷。联合循环试验：试验负荷点可为100％、75％、40％额定负荷。软件的争论与开发INFI－90和MARKV把握系统的特点，依据所建立的数学模型，提出软件开发的实施方案，进展INFI－90和MARKV把握系统的问题，与系统供货商协调联系。软件运行环境1INFI－90DCS21台工业把握INFI－90、RTU连接，为了保证软件的牢靠运行，承受Windows2023Server为操作Microsoftvisualstudio6．0为开发环境，同时承受其它一些必要的支撑软件。假设条件许可，宜1。软件开发的方法承受面对对象的开发方法。面对对象的软件开发方法是一种以对象为中心的方法，它供给了多种机制它的优势在于依据人而不是计算机的思维方式进展系统分析和程序设计，提高软件的重用性和扩大力气。本系统在电厂运行中的地位通过接收调度负荷命令，依据已建立的最优化负荷分析模型，完成对各机组的实际负荷分析和协调。软件到达的指标自动发电把握〔AGC〕是由自动装置或计算机程序对频率和有功功率经二次调整实现的。电网的各种信息〔如频率、发电机组的实发功率、联络线的交换功率等〕通过SCADA系统经过上行通道传送到调度中心，然后依据AGC的计算机软件功能形成对各发电厂〔或发电机组〕的AGC指令，通过下行通道传送到各调频发电厂〔或发电机组〕。因此在燃机联合循环电站可通过RTU接收到的AGC指令也是实时的调度指令。依据软件完成的功能，特分别研制开发两个软件包：INFI－90DCSRTUAGC指令，依据数学模型进展最优负荷安排。〔由前一天给出〕和机组环境状况安排联CRT上显示。软件测试及现场调试试验室模拟测试测试目的在软件开发完成以后，要对软件进展测试。软件测试是保证软件质量的关键，它是对数学建模、程序设计编码的综合复审。在测试阶段，测试人员应千方百计地查找软件中的错误，即进展软件“破坏性”的活动，意在觉察错误、改正错误，把更多的错误消灭在软件使用之前，使软件具有更高的质量。测试方法对本软件可进展两种测试：设计要求，即着眼于数学模型、程序内部构造和处理过程。黑盒测试，设计各种类型的输入模式和显影的输出结果，看软件是否能正确接收输入，满足功能要求，输出正确的结果。即着眼于软件输入、输出接口进展测试。现场调试模拟接入1INFI－90DCS计算机中。方案2RTUDCSWin－dows2023ServerRTU和DCSAGC负荷，向DCS输出安排负荷。现场测试AGC负荷，通过优化安排分析，以保证牢靠性。待系统确实运行牢靠无误时，投入正常运行。建立数学模型和优化准则，确定可控参数。实施变工况优化运行优化将充分发挥各机组的技术特长，寻求以最小的燃料输入获得最正确的经济效益。工程的整个争论过程将以科学合理的方式进展，有关程序将以标准的、模块化的思想进展编制，以使本工程具有很强的可移植性，对其它联合循环发电机组仅需要通过一些必要的试验就可直接使用本工程