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基于效率最优的全厂负荷数字化优化分配系统开发

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成果主要完成人

王树宇、冯 宏、刘林涛、朱 伟、钟 江、蒋思炯、张周人、何强强

项目概况

一、技术难度与先进性 针对锅炉及汽轮机日常运行工况数量多、试验工作量大的问题,采用锅炉现场耦合关系试验+汽轮机运行参数大数据分析的方法,获得锅炉及汽轮机全负荷运行状态,特别是汽轮机方面利用考虑是否有中压抽汽以及是否投运高压加热器的复杂分段函数拟合方法替代性能试验等传统方法得到汽轮机运行效率,耦合计算结果平均绝对误差<3%,在保证精确性的同时减少了工作量。以此建立的负荷优化分配数学模型,在考虑设备投停并限制锅炉、汽轮机负荷区间的前提下,采用穷举法在保证计算精度、满足运行要求的前提下分别对汽机和锅炉(3炉2机)负荷寻求基于效率最优的最优解,实现全厂数字化负荷优化分配。 二、创新亮点 1. 采用大数据分析得到汽轮机性能关系式 对汽轮机数据(超过100万个)进行大数据分析,利用考虑是否有中压抽汽及是否投运高压加热器的复杂分段函数拟合方法得到汽轮机进汽量及发电量计算公式,此方法精度高,工作量少,值得推广和借鉴; 2. 基于“全厂最优”的负荷优化分配算法 考虑到机组供热负荷时常迅速变化,而循环流化床锅炉热惯性较大,负荷变化能力及速率有限,假如负荷优化区间为整个负荷范围,机组没有能力迅速做出相应负荷的响应,反而使得锅炉或汽轮机长期处于变工况状态,造成能耗大幅升高,无法实现“全厂最优”,因此本文在兼顾负荷变化速率的同时达到“全厂最优”,即只在该工况附近进行寻优查找,找出最优的分配方式。 三、经济效益 项目投入运行后,标煤耗量平均降低0.415t/h,发电量平均增加0.101MW/h。按年运行6000小时、入厂煤单价730元、上网电价(含税)0.5058元/kW·h计,可降低生产成本214万元/年。 四、可推广性 该项目针对多锅炉多汽轮机的母管制热电机组不同锅炉和汽轮机之间的能耗差异,提出开发全厂负荷数字化优化分配系统,充分发挥不同符合要求下能耗最低的锅炉或汽轮机的优势,降低全厂生产成本。可推广至其他发电企业或热电联产企业,经针对调整优化后充分发挥该系统的功能。 该项目成果在满足安全稳定的基础上,针对母管制热电机组建立模型进行不同工况下的计算,并与智能算法相结合,找出机组源侧负荷分配的最佳方式,有利于降低热电厂煤炭资源的消耗和污染物的排放,对贯彻落实我国节能减排工作、提高企业经济效益以及竞争力具有重要意义。