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1、发电方式对抽水蓄能电站运行影响的定量分析水电站设计DHPS第26卷第1期2010年3月发电方式对抽水蓄能电站运行影响的定量分析杨志平,梁维烈,刘殿海,杨勇平(1.华~tEg)b;k学,河北保定071003;2.国网新源公司,北京100005)摘要:针对在火电电网中加入抽水蓄能的问题,基于MATLAB优化工具箱建立节能调度模型.以电网煤耗量最小为目标函数,计算在相同等效替代不同发电方式下,抽水蓄能电站在调峰填谷时对电网的节煤效益;并对某个具有一定过剩容量的实际纯火电电网进行计算,分析.在当前的电网负荷下,通过抽水蓄能机组替代中小容量机组进行抽水蓄能调峰填谷效益的计算,得到不同抽水蓄能容量代替中小
2、容量机组时的电网能耗和最佳抽水蓄能容量,得出了"随着抽水蓄能发电效率的提高,对给定的电源结构,同样容量的抽水蓄能,节煤量增大"等结论.关键词:抽水蓄能电站;MATLAB;发电方式;最佳容量中图法分类号:TK02文献标识码:B文章编号:1003—9805(2010)Ol一0112一()31前言作为调峰电源的抽水蓄能电站具有两大特性:一是具有调峰填谷的作用,减少了火电机组参与调峰启停次数,使火电机组出力过程平稳,提高负荷率并在高效区运行,降低机组的燃料和检修维护等费用,减少了排放,为火电厂降耗和社会环境带来巨大效益.二是其启动迅速,运行灵活,可靠性高,对负荷的急剧变化能够作出快速反应,并具有自启动
3、能力,能够承担调频,调相,事故备用和黑启动等任务.抽水蓄能电站按调节周期可分为三类,即日调节抽水蓄能电站,周调节抽水蓄能电站和季调节抽水蓄能电站.本文的研究对象为日调节抽水蓄能电站.电力系统的日负荷曲线是变化的,夜间负荷减少,要求电力系统减少电力供应,迫使火电厂降低出力运行,这对火电厂运行是不利的.日调节抽水蓄能电站此时抽水,增加电力需求,也就是提高火电厂的低谷负荷率,避免降负荷运行,改善火电厂的运行条件;次日负荷需求增大时,日调节抽水蓄能电站改为发电运行,又可增加系统高峰时的供电能力j.抽水蓄能电站最佳容量的选择涉及多方面因素,包括抽水蓄能电站自身开发条件,单位千瓦投资大小,火电站投资,运行
4、费,负荷特性,电网的电源构成,燃料价格,抽水蓄能电站的分布等.但对于给定的电网电源结构,抽水蓄能的最佳容量应该有一个定值.根据日调节抽水蓄能电站的特性,它承担调节一昼夜电力负荷不均匀任务,因此抽水蓄能电站每1】2收稿El期:2008—03—12天抽水和发电的平均小时数及抽水发电量成为影响抽水蓄能电站优化设计的关键因素.本文以某个具有一定过剩容量的纯火电电网进行计算,分析,在当前的电网负荷下,通过抽水蓄能机组替代中小容量机组进行抽水蓄能调峰填谷效益的计算,得到不同抽水蓄能容量代替中小容量机组时的电网能耗和最佳抽水蓄能容量.以电网煤耗量最小为目标函数,计算在相同等效替代不同发电方式(即抽水和发电按
5、照不同平均小时数进行)下,抽水蓄能电站对电网的节煤效益,从而确定不同发电方式对抽水蓄能电站最佳容量的影响.2基于MATLAB的系统建模2.1基于MATLAB的纯火电电网的节能调度优化单元式火力发电机组大多由锅炉,汽轮机和同步发电机组成.火力发电厂的耗量特性是指稳定运行时燃料耗量F与输出电功率P的关系特性.机组的燃料耗量特性可以表达为F=F(P),通常用一个二次曲线近似表示.火电厂负荷优化分配模型:Elt(~:minFD:∑(nP+biP+c)(1)i:1约束条件:∑P—P.=0∑n(PPi)≥d(2)P≤P≤P…i=1,2,八,n式中——系统的总煤耗量;P——各机组负荷;尸.——系统总负荷;P
6、,P…——机组的最小出力和额定出力(最大出力);d——系统最小旋转备用容量,为常数(根据有关规定,电网备用容量包括负荷备用容量和事故备用容量).一般二次型规划问题的数学描述为:目标函数:minfHx+fxl(3),二,,A≤B约束条件:{A=(4)lIx≤≤求解二次规划问题可以借助MATLAB中优化工具箱中的quadprog()函数,该函数的调用格式为:[,flag,c]=quadprog(Hf,A,B,A叼,BX,,Xo)(5)其中,函数调用时,日为二次型规划目标函数中的矩阵;,,A,,AB…X,XM与前面约束与目标函数公式中的记号是完全一致的;为初始搜索点.各个矩阵约束如果不存在,则应该用
7、空矩阵来占位.最优化运算完成后,结果将在变量中返回,最优化的目标函数将在变量.中返回.flag为求解成功标志,若大于0表示求解成功,否则求解出现问题.结构使变量c返回迭代次数,函数调用次数,算法等信息.火电厂负荷优化分配模型属于二次规划问题,借助上述MATLAB优化工具箱编程求解.2.2加入抽水蓄能后的节能调度模型假设原有电网已能满足电力需求,此时使用等220oo20oo0要18000蓉16000
