熱電廠鍋爐
—汽輪機(jī)的優(yōu)化調(diào)度

姜忠生（大唐濱州發(fā)電有限公司,山東 濱州 256600）

熱電廠鍋爐
—汽輪機(jī)的優(yōu)化調(diào)度

姜忠生
（大唐濱州發(fā)電有限公司,山東 濱州 256600）

熱電廠的能源節(jié)約、效率提升的關(guān)鍵策略就是調(diào)度優(yōu)化以及管理，這也是能夠有效降低環(huán)境污染的一項(xiàng)舉措。本文分析了熱電廠鍋爐—汽輪機(jī)的優(yōu)化調(diào)度，并提出實(shí)用性優(yōu)化策略。

熱電廠；鍋爐；汽輪機(jī)

0 前言

能源節(jié)約是國家可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，科學(xué)有效的使用有限能源也是未來低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨向。隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人們對能源的需求不斷加大，諸多電力生產(chǎn)企業(yè)面臨著極大挑戰(zhàn)。國內(nèi)的熱電廠大多均是使用煤燃料，其燃燒方式以及標(biāo)準(zhǔn)都有著極大的浪費(fèi)現(xiàn)象。煤炭燃燒會產(chǎn)生諸多污染物質(zhì)，這也是國內(nèi)環(huán)境污染不可忽視的因素。因此，熱電廠鍋爐汽輪機(jī)的調(diào)度優(yōu)化有著極大的現(xiàn)實(shí)意義，能夠充分的提升熱電廠節(jié)能效率并降低對環(huán)境的污染。

1 鍋爐汽輪機(jī)調(diào)度優(yōu)化

因?yàn)殄仩t相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)是極為復(fù)雜的，一般一臺鍋爐實(shí)際效率以及對應(yīng)設(shè)計(jì)值之間會存在些許誤差，但是鍋爐的實(shí)際運(yùn)作狀態(tài)會直接影響其工作效率，因此鍋爐設(shè)計(jì)單位以及其制造商所給出的工作效率往往是在設(shè)計(jì)工況條件之下相關(guān)額定蒸發(fā)量這個(gè)時(shí)刻的。而且鍋爐優(yōu)化調(diào)度模型可以說在鍋爐處在不同負(fù)荷之下鍋爐的工作效率以及蒸發(fā)量之間的關(guān)系，所以應(yīng)該針對性的進(jìn)行鍋爐實(shí)驗(yàn)得到鍋爐工作效率以及蒸發(fā)量之間關(guān)系所對應(yīng)的變工況特征。

比如，燃油鍋爐，其對應(yīng)燃油量是很容易測量的，通常是使用正平衡方式來有效測量及計(jì)算鍋爐的實(shí)際工作效率，并獲得鍋爐蒸發(fā)量以及效率之間的關(guān)系曲線，來作為其優(yōu)化調(diào)度計(jì)算數(shù)學(xué)模型。關(guān)于其燃煤鍋爐是因?yàn)楹拿毫繕O難測量，大多是測量鍋爐各類損失的大小，并運(yùn)用反平衡方式來有效計(jì)算及得到鍋爐工作效率變工況特性。如圖1，某燃油鍋爐效率特性曲線圖簡示圖。

應(yīng)該說相關(guān)電功率以及抽氣量是已經(jīng)知道的對應(yīng)條件，那么汽輪機(jī)耗氣量是能夠經(jīng)過變工況相關(guān)特性曲線來有效確定，至此得到已經(jīng)優(yōu)化的調(diào)度數(shù)學(xué)模型。并且，為了要充分提升數(shù)學(xué)模型精確度，也可以使用多元線性回歸原理來處理，運(yùn)用汽輪機(jī)運(yùn)作數(shù)據(jù)來實(shí)行回歸建模，并有效的求出其特性曲線以及方程。經(jīng)過分區(qū)域線性化方式能夠充分降低優(yōu)化調(diào)度對應(yīng)計(jì)算工作量以及難度，并依據(jù)功率以及抽氣量將其特性曲線合理分為若干區(qū)域，再將其分別實(shí)行線性化處理，那么汽輪機(jī)特性曲線非線性問題也就充分解決了。

2 優(yōu)化算法選擇

有效確定了熱電廠熱負(fù)荷相關(guān)需求及要求之后，要達(dá)到其所需的總進(jìn)氣量最低，是可以經(jīng)過優(yōu)化計(jì)算來有效確定汽輪機(jī)的熱電負(fù)荷分配方式，鍋爐負(fù)荷的合理分配能夠根據(jù)其相關(guān)工作效率進(jìn)行確定，并求出最小總?cè)剂舷牧浚员阌谶_(dá)到熱電廠的最大化經(jīng)濟(jì)效益。

鍋爐的約束條件主要是每一臺鍋爐最大的產(chǎn)氣量以及其最小產(chǎn)氣量間的制約，汽輪機(jī)主要是最大進(jìn)氣量以及最大抽氣量，還有最小排氣量與最大電功率的制約，并且也具有其他的約束，將其進(jìn)行充分整理歸納就得到了熱電廠優(yōu)化調(diào)度模型。

在進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度時(shí)對應(yīng)裝置具有投運(yùn)或者是停運(yùn)的問題，這就是整數(shù)規(guī)劃。在將其非線性汽輪機(jī)工況圖進(jìn)行分區(qū)域線性化是因其已經(jīng)構(gòu)成了混合型整數(shù)線性規(guī)劃，使用分支界限的反向跟蹤方式求出解。實(shí)際上鍋爐工作效率曲線非線性程度極大，關(guān)于構(gòu)成對應(yīng)非線性規(guī)劃可以使用轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸，直接搜索其可行方向方式進(jìn)行求解。

3 案例分析

該熱電廠是六臺鍋爐以及七臺汽輪機(jī)，鍋爐產(chǎn)生一樣的蒸汽參數(shù)，在合理的融進(jìn)新汽母管導(dǎo)進(jìn)汽輪機(jī)。汽輪機(jī)務(wù)必要充分適應(yīng)于中低壓蒸汽供應(yīng)，以及其他的小電網(wǎng)和外電網(wǎng)電負(fù)荷所提出的要求。要確保此熱電廠能夠在最低能耗條件之下充分適應(yīng)供電及供汽的需求，這時(shí)就應(yīng)該在各個(gè)鍋爐以及汽輪機(jī)間達(dá)到負(fù)荷有效分配合理優(yōu)化，所以應(yīng)該合理構(gòu)建鍋爐及汽輪機(jī)變工況的相關(guān)性能模型。此熱電廠的鍋爐是燃油爐，因此是能夠使用正平衡方式充分結(jié)合運(yùn)作數(shù)據(jù)來求出鍋爐效率特性曲線的。

3.1 鍋爐優(yōu)化調(diào)度

在計(jì)算中因?yàn)闊犭姀S鍋爐是不能隨時(shí)停運(yùn)的，所以優(yōu)化計(jì)算中把效率最低鍋爐停運(yùn)之后又重新分配負(fù)荷的相關(guān)步驟是可以忽略掉的。此外，具體化實(shí)際計(jì)算中若是可以停爐，就能夠獲得較好的優(yōu)化節(jié)能效果。

3.2 汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度

汽輪機(jī)負(fù)荷分配會受到很多因素影響，不止是要充分考慮其電功率以及抽氣量，并且，其各個(gè)機(jī)組間有效協(xié)調(diào)更是會影響其分配結(jié)果，所以汽輪機(jī)優(yōu)化計(jì)算是極為復(fù)雜的，不能簡單化的以人為經(jīng)驗(yàn)來達(dá)到各個(gè)機(jī)組熱電負(fù)荷最優(yōu)化分配。

通過優(yōu)化調(diào)度計(jì)算以及詳細(xì)分析能夠得到汽輪機(jī)負(fù)荷分配別的結(jié)論，也就是平均合理分配相同汽輪機(jī)組不是最優(yōu)化的負(fù)荷調(diào)度方案。合理分配負(fù)荷氣耗最小是經(jīng)過汽輪機(jī)變工況時(shí)刻對應(yīng)特性非線性來確定的。要是汽輪機(jī)的相關(guān)變工況特性呈現(xiàn)出完全線性化，那就說明總蒸汽負(fù)荷以及電負(fù)荷一定時(shí)的分配兩機(jī)負(fù)荷需要的總氣量是相同的。可以說汽輪機(jī)變工況特性是呈現(xiàn)非線性的，若是使用分區(qū)域的線性化建模且兩機(jī)組運(yùn)作于不同線性化區(qū)域內(nèi)時(shí)，則就會出現(xiàn)優(yōu)化分配負(fù)荷相關(guān)問題。

4 結(jié)語

總而言之，在分區(qū)域構(gòu)建汽輪機(jī)數(shù)學(xué)模型時(shí)要嚴(yán)格依據(jù)汽輪機(jī)的相關(guān)變工況特性非線性曲線間對應(yīng)非線性程度來科學(xué)的分區(qū)域線性化，并且盡可能的多分區(qū)域，這直接關(guān)系著優(yōu)化計(jì)算的精確度，以便于充分提升優(yōu)化調(diào)度及管理水平與經(jīng)濟(jì)效益。

[1]陳威,陸繼東,黃洪波,沈凱.一種改進(jìn)的小型熱電廠汽輪機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013(06).

[2]霍樂.熱電廠汽輪機(jī)異常振動故障分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2014(22).