法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2019-04-09
授权
授权
2017-11-24
实质审查的生效 IPC(主分类):G06Q10/06 申请日:20170523
实质审查的生效
2017-10-24
公开
公开
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域，尤其涉及一种基于多因素分析确定电网火电机组调峰因子的方法。
背景技术
随着我国电力工业和国民经济可持续发展的需要，特高压电网正在逐步建成，风电、太阳能、核电等清洁能源大规模接入，火电装机容量严重过剩,电网调峰能力不足，出现了弃水、弃风、弃光现象。为此，国家发展改革委、国家能源局发布了《可再生能源调峰机组优先发电试行办法》，要求筛选出一定规模煤电机组为可再生能源调峰，有效缓解弃水、弃风、弃光，促进可再生能源消纳。可再生能源调峰机组优先调度，按照“谁调峰、谁受益”原则，建立调峰机组激励机制。
因此，如何筛选出可再生能源调峰机组需要一套科学、合理、公平的规则。无论从电网稳定的角度，还是从全社会节能减排的角度来讲，都要求可再生能源调峰机组在原先基础上需要承担更低的负荷，较快的负荷响应能力，而且还需要确保机组安全、经济和稳定运行，环保达标。因此需要我们首先解决基于多种因素分析的火电机组调峰能力的度量问题，实现不同机组之间调峰能力具有科学的可比性，这是电网筛选出最优秀的可再生能源调峰机组、建立机组调峰能力激励机制、激励发电企业采取技术手段提高机组调峰能力的前提。
传统上，度量机组调峰能力的常用指标是调峰幅度，即机组最大、最小技术出力之差。这种度量方法存在着三个方面的缺陷：
1)调峰幅度仅仅反映了机组最大、最小技术出力对机组调峰能力的影响,没有反映机组启停时间、出力调整速率等其他因素对调峰能力的影响，更没有从电网安全以及节能减排需求的角度，考虑到火电机组的安全、环保、能耗水平等因素的影响。
2)火电机组的调峰能力取决于多种因素,而如何将各项因素合理选取、按照各方共同制定的规则评价调峰能力也是一个难题。这主要是由于影响机组调峰能力的因素的多样性,很难用定量关系来表示，从而也就难以实现对不同机组调峰能力的客观公正的比较。
3)以往的机组调峰能力评价需要现场试验完成。大电网拥有众多火电机组，如果全部通过现场试验进行可再生能源调峰能力评价，需要耗费大量时间、人力和物力，并且数据人工采集，难以保证数据的客观公正性。而且机组不断进行着设备的改造和升级，也就意味着对可再生能源调峰机组的筛选并非一次性的，必须滚动进行，因此完全通过现场试验确定可再生能源机组是难以实现的。
4)电网调峰机组一旦确定，需要随时监督调峰机组的执行情况.。传统的现场监督方式需要耗费大量时间、人力和物力，只能择时、择点进行，因此需要在线实时监督做为一种有益的补充。
总之，传统意义上的火电机组调峰能力评价方法，既没有考虑到多因素的影响，也没有考虑动态变化的影响，缺乏定量的评价指标，无法全面反映多因素对机组调峰能力的影响,是比较粗糙的；并且调峰能力评价完全通过现场试验完成，以这种方式大电网无法实现全面、滚动地筛选出可再生能源调峰机组；更无法对涉网调峰机组进行全过程监督。正因为如此，目前我们难以对不同机组的调峰能力进行公正客观的评估、对比、排序，也就不利于电网筛选出最优秀的可再生能源调峰机组，发挥优化调度的功能，难以实现电网调峰期间的最优化的安全、经济和环保运行。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于多因素分析确定电网火电机组调峰因子的方法，本发明通过机组在线热力试验获取影响机组调峰能力的各种因素及数据，建立基于多因素的火电机组调峰能力评估规则，通过各因素权重和评分规则，计算得到反映机组调峰综合能力的调峰因子，以解决现有的选择可再生能源调峰机组方法中存在的考虑影响因素过少、缺乏定量评估指标的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于多因素分析确定电网火电机组调峰因子的方法，包括以下步骤：
(1)列出火电机组调峰能力评估应考虑的定量指标和定性指标影响因素；
(2)实时通过在线热力试验确定机组调峰期间的运行数据和性能指标，实时在线计算得出机组调峰能力评估中需要的定量指标；
(3)利用专家系统确定定量指标的基准值、权重值，计算每个定量指标的得分。利用专家系统确定定性指标的权重值；
(4)在对定量指标和定性指标各要素评分的基础上，将这两类指标的考核得分予以综合，得出一个评价周期内的调峰能力评价总分，以其为机组的调峰因子，对各机组的调峰因子进行比较，筛选出可再生能源调峰机组。
所述步骤(1)中，定量指标包括负荷特性指标、安全性指标、经济性指标和环保指标。
所述步骤(1)中，负荷特性指标主要包括：不投油最低稳燃负荷、AGC调节范围、调峰速率和启停时间；
安全性指标主要包括：锅炉燃烧稳定性和水循环动力的稳定性；
经济性指标主要指低负荷时的供电煤耗；
环保型指标主要包括：SO2排放量、NOx排放量和烟尘排放量；
设备特性主要包括：火电机组的核定容量、炉水循环方式、供热方式、制粉系统型式和燃料特性。
所述步骤(1)中定性指标包括设备特性。
所述步骤(3)中，定量指标得分为指标的实际值与基准值的相对值，然后乘以其权重值得到。
所述步骤(3)中，在定性评价体系中，衡量各项指标是否具备某种结构特性，按是或否两种选择来评定，分别取值为1或0。
所述步骤(3)中，若有某项定量指标定量评价指数在设定范围外，则对其进行修正。
所述步骤(3)中，定性指标得分为指标的实际值与权重值得乘积。
所述步骤(3)中，定性或定量指标的权重分值反映了该指标在整个指标评价体系中所占的比重，原则上是根据该项指标对调峰能力的影响程度大小确定的。
所述步骤(4)中，所有指标的实际值应通过定期输入或在线数据采集的方式动态更新。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明能够解决现有的选择可再生能源调峰机组方法中存在的考虑影响因素过少、缺乏定量评估指标的问题。通过网源信息平台采集在线数据，保证数据的客观、公平、公正，能够以在线试验的方式得到各备选机组的调峰因子，实现大范围、滚动式筛选可再生能源调峰机组，解决了以往完全依靠现场试验选择调峰机组耗费大量时间、人力、物力等问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的流程示意图；
图2为实施例调峰因子评价内容。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在传统意义上的火电机组调峰能力评价方法，既没有考虑到多因素的影响，也没有考虑动态变化的影响，缺乏定量的评价指标，无法全面反映多因素对机组调峰能力的影响的不足。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于多因素分析确定电网火电机组调峰因子的方法，主要包括以下步骤：
(1)列出火电机组调峰能力评估应考虑的主要影响因素，主要包括定量指标和定性指标。定量指标包括负荷特性指标、安全性指标、经济性指标、环保指标，定性指标包括设备特性。这些影响因素组成了一个调峰能力的综合评价体系，体系是开放的，可以根据实际情况增减评价要素、退出评价体系。
负荷特性指标主要包括：不投油最低稳燃负荷、AGC调节范围、调峰速率、启停时间；
安全性指标主要包括：锅炉燃烧稳定性，如炉膛负压变化率；水循环动力的稳定性，如受热面壁温等。
经济性指标主要指低负荷时的供电煤耗等。
环保型指标主要包括：SO2排放量、NOx排放量、烟尘排放量等。
设备特性主要包括：火电机组的核定容量、炉水循环方式、供热方式、制粉系统型式、燃料特性等。
(2)利用各电厂的实时数据采集，通过在线热力试验确定机组调峰期间的运行数据和性能指标，实时在线计算得出机组调峰能力评估中需要的定量指标，如负荷特性指标、环保指标、经济性指标、安全性指标等；
重要的评价要素，如需要电网调度提供的机组有功功率，需要省环保厅提供的SO2排放量、NOx排放量、烟尘排放量等数据，机组设备特性等其他无法在线得到的信息通过人工录入实时数据库。
(3)定量指标的基准值、权重值及评分规则由相关专家讨论确定，定量指标得分为指标的实际值与基准值的相对值，然后乘以其权重值得到。
(4)定性指标的基准值及权重值由相关专家讨论确定，在定性评价体系中，衡量该项指标是否具备某种结构特性，按“是”、“否”两种选择来评定，“是”则取值为1，“否”则取值为0。定量指标得分为指标的实际值与权重值得乘积。
(5)调峰因子的计算
在对定量指标和定性指标各要素评分的基础上，将这两类指标的考核得分予以综合，得出一个评价周期内的调峰能力评价总分，称为调峰因子。调峰因子是反映机组在一个评价周期内机组调峰能力总体水平的一项综合指标。对调峰因子进行比较，可以用于筛选出可再生能源调峰机组。
火力发电机组调峰能力评价体系是开放的，根据实践情况可以增减其内部的指标。
负荷特性指标可通过试验数据得到。
影响因素机组容量、锅炉型式、燃烧型式、燃料特性、制粉系统型式、供热方式等参数定义为机组结构特性参数，通过设计说明书得到。
影响因素环保指标、能耗指标、安全指标可通过在线运行数据得到。
所有定量指标是通过机组的调峰试验得到。
所有指标的实际值应通过定期输入或在线数据采集的方式动态更新。
各项指标的基准值和权重利用领域专家知识获得。
各项指标的基准值一般为优秀可再生能源机组的实际达到的标杆水平的指标值。
指标的权重分值反映了该指标在整个指标评价体系中所占的比重，原则上是根据该项指标对调峰能力的影响程度大小确定的。
基准值和权重值是相对概念。随着技术的更新而不断完善，将达到新的更高、更先进水平，因此指标的基准值和权重值，也将视行业技术进步趋势和机组调峰能力升级及时进行调整。
调峰因子是所有指标得分的总和。
对火电机组调峰因子的获取是可以完全通过在线数据采集，实现远方试验，而不是仅仅依靠现场试验的方式获得。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，山东电网2016年对8台机组可再生能源机组进行了核定。应用本发明的调峰因子，得到了机组的调峰能力排序，步骤如图1所示：
1)确定评价包括的指标体系。指标包括负荷特性指标、安全性指标、经济性指标、环保指标，结构特性指标，具体指标见图2所示。
2)在机组申请的时间段进行调峰试验，通过在线数据采集系统，采集机组实时运行数据，接入山东电网网源监控一体化系统平台。平台根据机组调峰期间的运行数据，实时在线记录机组调峰能力评估中需要的定量指标：负荷特性指标、环保指标、能耗指标、安全性指标等；结构特性参数等其他无法在线得到的定性参数通过人工录入，按“是”、“否”具备某种结构特性来评定，“是”则取值为1，“否”则取值为0。所有数据实际值见图2所示。
3)对于重要的评价要素，由更权威的部门提供，如机组有功功率由电网调度中心EMS提供；SO2排放量、NOx排放量、烟尘排放量由省环保厅提供。
4)试验前组成专家组，专家组由发电公司、电科院、高校等组成，根据专家打分确定指标的基准值及权重值，见图2所示。各定量指标的评价基准值是衡量该项指标是否符合可再生能源调峰机组的标杆值的评价基准。确定各指标的定量评价基准值的依据是：优秀可再生能源机组的实际达到的标杆水平的指标值。指标的权重分值反映了该指标在整个指标评价体系中所占的比重，原则上是根据该项指标对调峰能力的影响程度大小确定的。基准值和权重值是相对概念。随着技术的更新而不断完善，将达到新的更高、更先进水平，因此指标的基准值和权重值，也将视行业技术进步趋势和机组调峰能力升级及时进行调整。
5)定量指标的评分计算
根据指标对机组调峰能力的影响，将指标分为正向指标和负向指标。指标值越大，机组低负荷运行能力越好，则为正向指标，否则为负向指标。
对正向指标，其单项评价指数按式(1)计算，对逆向指标，单项评价指数按式(2)计算：
式中：S——指标的单项评价指数；
Sx——指标的实际值；
So——指标的基准值。
定量指标定量评价总分值按式(3)计算：
式中：P1——定量评价总分值；
n——参与评价的定量评价的指标项目总数；
Si——第i项指标的单项评价指数；
Ki——第i项指标的权重值。
各项指标的单项评价指数的正常值一般在1.0左右，但当其实际值远小于(或远大于)评价基准值时，计算得出的S值较大，计算结果会偏离实际，对其他指标单项评价指数的作用产生干扰。为了消除这种不合理的影响，需对此进行修正处理。修正的方法是：S值根据指标特点确定不同的取值范围，例如：S值在0.8-1.2之间时取计算值，大于或等于1.2时S值取1.2，小于0.8时S值取0。
6)定性指标的评分计算
定性指标考核总分值按式(4)计算：
式中：P2——定性评价指标总分值；
Fi——定性评价指标体系中的第i项指标的得分值，按“是”、“否”两种选择来评定，“是”则取值为1，“否”则取值为0；
n——参与评价的定性评价指标的项目总数。
所有指标计算得分值见图2所示。
7)调峰因子的计算
在对进行定量指标和定性指标评分的基础上，将这所有指标的评价分数予以求和，得出试验时间段内的调峰能力评价总分，称为调峰因子。调峰因子按式(5)计算：
P＝P1+P2‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(5)
式中：P——可再生能源调峰机组调峰因子。
根据调峰因子的大小确定机组调峰能力排序，见图2所示。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
机译： 调峰过渡过程中火电机组耗煤量的分析方法
机译： 调峰过渡过程中火电机组耗煤量的分析方法
机译： 确定足迹的加权因子和特塞尔峰的加权因子的方法
