引言近几年，经济快速发展引发的能源紧张和环境污染问题日益凸显，各耗能行业大规模开展节能降耗工作。热电厂作为能源消耗大户，运行方式的优化尤为重要。热电厂的运行人员亟须一套能够随时掌握机组运行指标、优化分配热电负荷、指导机组运行、提高区域内热电厂经济性的系统。目前，由电厂终端数据采集系统、调度终端数据处理计算机、调度端数据发布模块组成的系统已实现整个系统的监测功能[1]。如：300 MW机组耗差分析及煤耗在线监测的应用，可以对机组设备性能进行在线监测，并分析各项能量损失分布的位置和大小，指导设备的检修和改造[2]。根据某600 MW机组设计参数，研究计算机组在不同运行工况下的经济性指标和能耗指标敏感因子，得出机组在不同运行工况下的节能效果[3]。通过不同方法，对机组间煤耗特性进行研究，并对影响机组热力性能的因素进行数据预处理及相关性分析，进而找出提高热经济性的方法[4-6]。唐家裕[7]等对某热电厂的实际运行工况进行求解，采用优化策略，提高热电厂运行的经济性。谢毅霏[8]等通过较优工况动态寻优方法求解负荷优化分配问题，提高工程的适用性。另外，部分学者通过在检修过程中找出可供挖掘的效益潜力，将检修与运行组合并进行协同优化，提出相对最优的最小缺电量模型[9-11]。但燃煤电厂的节能降耗方案局限于某个燃煤电厂机组间负荷分配和检修指导，并没有同时对局域网内不同燃煤电厂间的热电负荷的优化分配及检修管理进行研究。因此，基于不同电厂各机组运行数据和试验报告，建立各机组煤耗特性曲线及煤耗方程，构建不同供热机组的热电负荷优化分配不同目标函数，在给定总热、电负荷的边界条件下，优化分配各机组所带负荷，对检修进行管理，以指导机组优化运行。1建立机组优化模型1.1热力性能优化分配目标函数相对纯凝式发电厂，热电厂的热经济指标较为复杂。热电厂可以同时生产热能和电能，但由于热能和电能对燃料能量的利用程度差别很大，热电厂发电热力性能单一指标无法满足评价要求，故需要综合考虑热能和电能，建立一个新指标，对热量利用系数进行评价。因此，文章基于机组煤耗特性曲线和机组运行数据，建立机组煤耗通用方程：Btp,i=α0,i+α1,iPe,i+α2,iQi+β1,i(Pe,i+α2,iQi)2 (1)式中：Btp,i——第i台机组总标煤耗量，t/h；Pe,i——第i台机组发电量，MW；Qi——第i台机组热负荷，GJ/h；α、β——修正系数。将局域电负荷Pd与热负荷Qd分配给不同电厂n台机组，在总煤耗量相对最小的优化目标下，优化分配目标函数为：minBtp=∑i=1nBtp,i (2)s.t.Pe,i,min≤Pe,i≤Pe,i,maxQi,min≤Qi≤Qi,max (3)式中：Pe,i,min和Pe,i,max——第i台机组电功率负荷的相对最小值和相对最大值，MW；Qi,min和Qi,max——第i台机组供热负荷的相对最小值和相对最大值，GJ/h。1.2经济性优化分配目标函数从区域内经济性出发，将机组的电、热负荷进行分配，以实现节能的目的。由于燃料价格波动增加，致使热电厂支出的燃料费用上升，生产成本大幅提高。因此，试验中可以根据燃料价格，对热电厂进行热电负荷的合理优化分配、科学经济调度，实现较为可观的节能增益。基于机组煤耗特性和上网电价及热价，建立机组效益方程为：Ytp,i=Pe,i1-ξiYD,i10+QS,iYQS,i1 000+Qh,iYQh,i1 000+⋯+29 310Btp,iYB,i1 000qi (4)式中：Ytp,i——第i台机组净效益，万元/h；ξi——第i台机组厂用电率；YD,i——第i台机组上网电价，元/kWh；QS,i——第i台机组工业抽气供热量，GJ/h；YQS,i——第i台机组工业抽气热价格，元/GJ；Qh,i——第i台机组供暖供热量，GJ/h；YQh,i——第i台机组供暖抽气热价，元/GJ；YB,i——第i台机组燃煤价格，元/t；qi—第i台机组燃煤低位发热量，kJ/kg。将电负荷Pd与热负荷Qd分配给不同火电厂n台机组，在总收益相对最大的优化目标下，优化分配模型为：maxYtp=∑i=1nYtp,i (5)s.t.Pe,i,min≤Pe,i≤Pe,i,maxQi,min≤Qi≤Qi,max (6)根据式(1)和式(4)，可以对区域内供热机组实际运行数据进行计算，得出机组煤耗率特性方程和机组煤耗方程成本各因子。2供热机组分项热经济指标2.1发电方面的热经济指标（1）热电厂发电热效率ηtp,e。ηtp,e=3 600PeQtp,e (7)（2）热电厂发电热耗率Qtp,e。Qtp,e=3 600ηtp,e (8)（3）热电厂发电标准煤耗率btp,es。btp,es=0.123ηtp,e (9)2.2供热方面的热经济指标（1）热电厂供热热效率ηtp,h。ηtp,h=ηbηpηhs (10)式中：ηb、ηp、ηhs——锅炉、管道及热网效率。（2）热电厂供热标准煤耗率btp,hs。btp,hs=106Btp,hsQ≈34.1ηtp,h (11)3修正系数及初始条件的确定区域内共设置甲、乙、丙3个不同位置的热电厂，共6台。甲厂机组为2台型号为N600的供热机组，单台机组额定抽气量400 t/h，最大电负荷553.4 MW，最大抽气量450 t/h；乙厂机组为2台型号为C300供热机组；丙厂为2台型号为NJK200的供热机组。根据各电厂机组运行数据或热力试验报告，确定机组煤耗率通用方程的修正系数，机组煤耗率通用方程修正因子如表1所示。该系数可根据运行数据的需要进行更新，以保证更加准确地反映机组的运行状况。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.001.T001表1机组煤耗率通用方程修正因子电厂名称机组号α0α1α2β1甲厂1＃363.46-0.232 90.3430.000 202＃352.02-0.154 00.3430.000 08乙厂1＃284.530.267 10.210-0.000 702＃349.50-0.262 60.2100.000 30丙厂1＃314.740.244 10.20102＃347.70-0.039 60.201-0.000 30通过对甲厂、乙厂、丙厂机组的热经济指标的修正，选取各电厂区域内各台机组热电负荷不同的总电量和供热量，分别以总煤耗量相对最小和总收益相对最大为优化目标，对各电厂区域内机组的热电负荷进行优化。甲厂、乙厂、丙厂机组的热电负荷分配初始条件如表2所示，各机组热电负荷的边界条件如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.001.T002表2各电厂机组的热电负荷分配初始条件项目甲厂乙厂丙厂燃煤价格/(元/t)330.00220.00230.00低位发热量/(MJ/kg)19.0015.0016.00供暖热价/(元/GJ)28.0028.0028.00厂用电率/%5.507.009.00上网电价/(元/GJ)0.350.350.3510.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.001.T003表3各电厂各机组热电负荷的边界条件电厂名称机组号供热期非供热期最大值最小值最大值最小值甲厂1＃5804256003002＃580425600300乙厂1＃2802103001502＃280210300150丙厂1＃2001402001002＃200140200100MW4不同方案优化分析4.1机组无热负荷的分配方案电厂热电负荷的最小总电负荷为1 100 MW，最大总电负荷为2 200 MW。当总电负荷为最小值或最大值时，两种优化方案分配一致，仅需满足各机组的电负荷要求即可；当总电负荷为中间值时，两种优化方案分配方式可能相同，也可能不同，影响分配方案的因素包括煤价、煤的低位发热量、厂用电率及机组热力性能。区域总负荷为1 800 MW时，根据优化初始条件及机组热力性能，选定较优方案。非供热期电负荷最佳分配如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.001.T004表4非供热期电负荷最佳分配方案总电负荷/MW指标甲厂乙厂丙厂1＃2＃1＃2＃1＃2＃以总煤耗量相对最小进行分配1 100电负荷/MW300.00300.00150.00150.00100.00100.00热效率/%39.4039.2039.8038.8037.2036.00煤耗量/(t/h)93.4893.9146.3347.5333.0234.071 800电负荷/MW564.00596.00150.00290.00100.00100.00热效率/%41.5042.6039.8041.1037.2036.00煤耗量/(t/h)166.79172.0446.3386.5933.0234.07以总收益相对最大进行分配1 100电负荷/MW300.00300.00150.00150.00100.00100.00热效率/%39.4039.2039.8038.8037.2036.00收益/(万元/h)5.205.182.572.511.551.501 800电负荷/MW420.00600.00300.00280.00100.00100.00热效率/%40.8042.6040.7041.0037.2036.00收益/(万元/h)7.4611.045.885.511.791.754.2机组有热负荷的分配方案机组有热负荷的分配为机组供热期的热负荷分配。各热电厂机组具有的热负荷仅能在各厂机组间进行分配，原因在于各热电厂分布在单一的某区域内，而非同一地点。机组在有热负荷条件的情况下，热电厂各机组所必需的最小电负荷为1 550 MW，所必需的最大电负荷为2 120 MW。经分析与计算，热电厂各机组无论在有热负荷情况下还是在无热负荷情况下，初始条件不变，总的电负荷相同时，根据文中提出的两种分配方案，各热电厂的总电负荷不完全相同，同厂内各机组间分配的电负荷也不完全相同。为便于分析，供热期假设各厂的热负荷不变，仅改变电负荷。各厂热负荷一定的前提下，区域内各机组存在最优分配的情况，供热期电负荷最佳分配如表5所示。热负荷若发生变化，各厂的电负荷随之发生变化。此时，初始条件、机组热力性能以及机组的供热负荷均为影响分配方案的因素。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.001.T005表5供热期电负荷最佳分配方案总电负荷/MW指标甲厂乙厂丙厂1＃2＃1＃2＃1＃2＃以总煤耗量响度最小进行分配1 550电负荷/MW425.00425.00210.00210.00140.00140.00热负荷/(GJ/h)924.001 076.0030.001 470.00253.00547.00热利用系数0.550.580.410.860.510.63煤耗量/(t/h)152.17154.5965.5888.1651.0356.661 800电负荷/MW425.00575.00300.00220.00140.00140.00热负荷/(GJ/h)924.001 076.001 170.00330.00253.00547.00热利用系数0.550.580.720.530.510.63煤耗量/(t/h)152.17192.69106.0472.7051.0156.66以总收益相对最大进行分配1 550电负荷/MW425.00575.00210.00210.00140.00140.00热负荷/(GJ/h)924.001 076.0030.001 470.00253.00547.00热利用系数0.550.580.410.860.510.63收益/万元17.4019.104.3519.224.847.541 800电负荷/MW425.00525.00300.00270.00140.00140.00热负荷/(GJ/h)924.001 076.001 170.00330.00253.00547.00热利用系数0.550.560.720.510.510.63收益/万元17.4021.1118.088.714.847.545结语文章构建了具有实时更新功能的热电机组煤耗率特性方程和成本方程。以总煤耗量相对最小和总收益相对最大为目标，综合考虑同一时期，机组热力性能、煤价及低位发热量对区域内经济性的影响。利用不同方案进行优化，将热电负荷在区域内各厂机组间进行分配，不仅达到了节能降耗的目的，同时提高了区域内的总体收益及对电厂的管理水平，合理安排了各机组的检修或大修时间点。综上所述，提供的优化方案不仅能够达到节能降耗、降低运营成本的目的，而且可以提高电厂的管理水平，使区域内收益达到最大化。