综合经济目标下电厂机组负荷优化调度方法研究

论文摘要

随着我国社会主义市场经济的深入发展,作为国民经济基础产业的电力工业,体制改革也在逐步展开,改革的基本目标是“厂网分开、竞价上网”,在电力行业实现“公司制改组、商业化经营、法制化管理”。在这样的市场环境下,如何根据发电指标确定厂内机组负荷优化调度方案,对于电厂减少总体的能源消耗,获取最大利润,增强市场竞争力,具有十分重要的作用。本论文以电厂内机组负荷优化调度为课题,研究的具体对象具有五台机组,其中两台机组燃用该厂内的工业废气,另外三台为燃煤机组;并且具有不同的机型,有一台为燃气轮机机组,另外四台为锅炉机组。本论文针对这种多机型、多燃料发电厂,主要研究了机组间负荷的优化分配和机组的最优投入两方面的问题。理论分析表明,在参与负荷分配的发电机组确定的情况下,按等微增率原则进行分配所得方案是最优的。论文对等微增率原则在机组负荷分配中的应用进行了分析,并对该电厂5台不同类型机组进行了机组负荷分配计算。结果表明,等微增率原则适用于煤耗特性曲线为凸函数的火电厂内发电机组间负荷优化分配问题。论文给出了机组最优投入问题的数学模型,分析了动态规划法的基本原理,给出了动态规划法应用于机组最优投入问题的求解模型和算法,并进行了计算流程设计。根据电厂机组的实际运行情况,论文中考虑了机组的启停耗量、机组的最小运行时间和最小停机时间限制、机组启动过程中的寿命损耗等问题,对各种影响计算结果的因素进行了比较分析。论文将机组启动过程中的寿命损耗引入机组最优投入的计算中,并在程序设计中将机组启动耗量和寿命损耗设为常数,这样的处理确保了计算的合理性,同时也避免了因计算过于复杂而使结果反而不可靠。实际计算结果表明,寿命损耗对机组最优投入问题的求解有着不可忽视的影响。考虑到为了环境保护而机组必须燃用工业废气的情况,论文提出并实现了机组强制运行和强制停机的处理方法。这样的处理使计算结果满足实际情况要求,同时一定程度上剔除了计算中的一些机组组合状态,减少了寻优计算的计算量。论文对该电厂5台不同类型的机组进行了负荷优化调度计算,结果表明,应用动态规划法并结合等微增率原则进行机组负荷优化调度计算可以减少电厂煤耗,为电厂带来良好的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 经济可持续发展对发电企业节能的要求
• 1.1.2 电力体制改革对发电企业降低成本的要求
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 传统优化算法
• 1.2.2 智能优化算法
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 机组的煤耗特性曲线
• 2.1 机组的热经济性指标
• 2.1.1 汽耗
• 2.1.2 热耗
• 2.1.3 煤耗
• 2.2 用于机组负荷优化调度的经济性指标
• 2.3 机组煤耗的计算
• 2.3.1 锅炉效率计算
• 2.3.2 汽轮机内效率的计算
• 2.3.3 厂用电率和管道效率的计算
• 2.4 机组煤耗特性曲线及其拟合
• 2.4.1 机组煤耗特性曲线
• 2.4.2 曲线拟合的最小二乘法
• 2.4.3 用最小二乘法拟合煤耗特性曲线
• 2.5 本章小节
• 第三章 机组负荷优化分配
• 3.1 机组负荷优化分配的数学模型
• 3.2 机组负荷优化分配的等微增率法
• 3.2.1 等微增率原理
• 3.2.2 等微增率原理的物理意义
• 3.3 用等微增率法求解
• 3.3.1 计算流程设计
• 3.3.2 求解实际问题
• 3.4 本章小节
• 第四章 机组最优投入
• 4.1 机组最优投入的基本概念
• 4.2 机组最优投入问题的耗量特性及约束条件
• 4.2.1 机组最优投入问题的耗量特性
• 4.2.2 机组最优投入问题的约束条件
• 4.3 机组最优投入问题的数学模型
• 4.4 机组最优投入问题的动态规划法
• 4.4.1 动态规划概述
• 4.4.2 动态规划的常用术语和基本方程
• 4.4.3 动态规划求解机组最优投入问题
• 4.5 本章小节
• 第五章 程序实现及结果分析
• 5.1 程序设计
• 5.1.1 开发工具简介
• 5.1.2 数据结构设计
• 5.1.3 限制条件处理
• 5.1.4 程序流程
• 5.2 程序应用及结果分析
• 5.2.1 机组优化组合与强制启停的影响
• 5.2.2 周期的影响
• 5.2.3 启动耗量的影响
• 5.2.4 寿命损耗的影响
• 5.3 本章小节
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书