如何实现石河子电网水火电的经济调度.pdf

产 品 与 解 决 方 案 如何实现石河子电网水火电的经济调度 彭 榕 新疆天富热电股份有限公 司电力调度所，新疆 石河子8 3 2 0 0 0 摘要 由于电网峰谷差的客观存在，就需要网内各个电厂承担电网调峰的任务，在负荷低谷 时段调峰时，究竟是选择水电厂弃水还是热电厂起停机炉，本文以石河子电网为例 ，研究如何对 水 电厂和热电厂有功功率经济分配，使得在调峰 时段 内系统总发电成本降至最低 ，最终实现水火 电混合 电力系统的经济调度。 关键词峰谷差；调峰成本；发 电变动成本；经济调度 1 石河子 电网概述 2 水 电厂弃水 的调峰成本 截 止到 2 0 1 0年底 ， 石河子 电力系统 总装机 容量 为 5 5 0 MW, 其中水电站五座， 装机容量 l 1 0 MW； 热电 厂三座 ， 其 中西热 电装机 容量 1 4 8 MW ；东热 电厂装 机容量 4 9 MW；南热电厂装机容量 2 5 0 MW, 自备电 厂两座 ， 其中水泥厂电厂装机容量 9 MW， 天业 自备 电厂装 机容量 3 2 0 MW。 由于石 河子 电网 曰峰 谷差较 大 ， 以 2 0 1 0年 4月 份为例 ，电网曰最大峰谷差 8 ． 1 5万 k w，日平均峰 谷差 4 ． 4 3万 k W。因此电网调峰的任务非常艰巨， 占网内基荷比重较大的新疆天业拥有的 自备发电厂 容 量正逐 步扩 大 ， 自各发 电厂 由于只考 虑 自己的经 济利益而不愿意参与电网调峰，因此 电网调峰的重 任 最终只 有新 疆天 富热 电股份有 限 公司所属 的东 、 西 、南三 个热 电厂和 红 山嘴水 电厂来承 担 。在天 富 热 电内部 ，四个电厂都为了本厂的经济利益 ，为多 发 多供都 不愿 意承 担更 多的调 峰任 务，主要 表现 为 东、西热 电厂在深度调峰上都比较保守，因担心锅 炉 灭火 ， 目前东 、西热 电厂锅 炉 的最 低稳燃 技术 出 力只能达 到额 定出力 的 7 0 ％，离 国家 电监 会规定 火 电厂调 峰能力应 达到额 定 出力 5 0 ％的 目标 尚有 一段 距离。由于东、西 、南热电厂调峰能力都有 限，那 么剩下的调峰任务就只能由红山嘴水电厂承担了， 而红山嘴水电厂又是一座径流式电厂， 无蓄水能力， 因此调峰弃掉的水被白白排掉 。那么究竟是选择红 山嘴水 电厂 弃水调 峰还 是热 电厂机 炉起停调 峰 昵 这就需要研究两种方式下的调峰成本孰高孰低，所 谓调峰成本是指由于参与电网调峰使系统总发电成 本额 外增 加 的增 量成本 。 9 8 I q l t t l l t 2 o 1 3 年 第 8 期 这种方 式 是指低 谷时段 先将 东西热 电厂负 荷减 至最低技术 出力 锅炉额定出力的 7 0 ％ ， 然后 由红 山嘴水电厂弃水减负荷来承担调峰。水 电厂弃水调 峰将会增加系统的总发电成本，增加的这部分发电 成本就是调峰成本，水电厂弃水相当于转移给热电 厂 一个 弃水调 峰 电量 ， 因此 调 峰成本就 是水 电厂与 热 电厂 在 这 个 弃 水 调 峰 电量 上 的 发 电变动 成 本 之 差 ，这种 方式下 电网 的调 峰成本计 算公式 如下 C l c h C s 式中，c 为调峰成本；C h 为热电厂每千瓦时的发 电 变动成本，主要 由每千瓦时的煤耗成本与汽水损失 构成 ；C 为水 电厂 每千 瓦时的发 电变动成 本 ，近 似 为零 ； 为水 电厂 弃水转移给 热 电厂 的 电量 。 3 热电厂机炉起停的调峰成本 热 电 厂机 炉 起 停 的调 峰 成 本 主 要 由三 部 分 组 成 ，首先 为锅炉起 动 的燃油成 本 ，其 次热 电厂 因机 炉起停转移给水电厂一部分电量 ， 又降低了系统 的总发 电成 本 ，因此要 扣减这 部分 成本 ，最后 是热 电厂 因机 炉起停 ， 降低 设备 的使用 寿命 ，增加 设备 的检 修维 护费用 而增加 的部 分成本 ，这 部分成 本 因 很难量化计算 ，因此称为不明成本。 C 2 Ch C s 式中，C 2 为调峰成本；X 为每吨燃油的价格；Y为 锅炉起动一次消耗的燃油数量； 为热电厂每千瓦 时的发 电变动 成本 ，主要 由每千 瓦时 的煤耗成 本与 汽水损失构成；c 为水 电厂每千瓦时的发电变动成 本，近似为零； 为热电厂机炉起停转移给水电厂 的补偿电量；B为不明成本。 4热电厂机炉起停临界电量的确定 水 电厂弃水 与热 电厂机 炉起停两种方式下 的 调 峰成本恰 好相等时 ，可 以计算 出一个 临界 电量 ，当水电厂弃水电量大于临界 电量 时，应选 择热 电厂机炉起停调峰，当水 电厂弃水电量小于临 界 电量 时 ，应选 择水 电厂 弃 水调 峰 。这样 的选 择将使系统调峰成本达到最低，也是最经济的运行 方式选择。 当 C C 2 时 ，也 即 C h C s x Y - C h C s W z B 当忽略水电厂每千瓦时的发电变动成本 C s ，不 考虑不明成本 时，临界电量 由下式决定 Ch 一 5 影响热电厂机炉起停临界电量诸因素的 分析 ’ 从热 电厂机炉起停临界 电量计算公式，可以看 出影响该临界电量的主要因素如下 1 锅炉起动一次消耗 的燃油成本越高，临界电 量越大，反之则越小。 目前热电厂大多数锅炉都装 设了小油枪点火装置，锅炉起动一次消耗的燃油数 量下降了 9 0 ％以上 ，例如西热电厂常规热态起动一 台 7 5 T ／ H 锅炉 耗油约 为 1 t ，装设 了小 油枪 点火装 置 后 ，耗油量约为 8 0 k g ，随着燃油成本的大幅降低， 临界电量也随之大幅下降。 2 热电厂每千瓦时的发 电变动成本越高 ，临界 电量 越小 ，反之 则越 大 。因热 电厂 每千 瓦 时的发 电 变动成本主要就是煤耗成本，它的高低取决于发 电 标准煤耗和原煤到厂价格两个因素 ，近来随着原煤 到厂价格的升高，煤耗成本 的升高导致热电厂每千 瓦时的发 电变动成本随之升高，最终导致临界电量 下 降。 3 热电厂起停调峰转移给水 电厂的补偿 电量越 大，临界电量越小，反之则越大。近年来随着锅炉 低 负荷稳燃技术的推广使用 ，热电厂起停调峰转移 给水 电厂的补偿电量也随之提高，最终导致临界 电 量下 降 。 4 当考 虑不 明成本 的 因素后 ， 临界 电量 将 有所 提高，因不明成本很难量化计算， 所 以不明成本到底 对 临界电量的影响程度如何， 目前还很难确定。 产 品 与 解 决 方 案 为 1 t ，用小 油枪 点火装 置起 动耗油 约为 8 0 k g ，每 吨 柴油 目前到厂价格为 4 0 0 0元／ t ，停一台 7 5 T ／ H锅炉 后 ，西热 电厂 能多减 约 8 0 0 0 k W 负荷 ，低谷 时段 按 4 h计 算 ，转移给 水 电厂 电量 约为 3 2 0 0 0 k w h ，西 热 电厂每 k W h的发 电变 动成本 约为 0 ． 0 8元 。 1 7 5 T ／ H锅 炉常规 热态起 动 时 4 00 0 1 ／ 0 ． 08 -3 2 0 0 0 1 8 0 0 0 k Wh 低谷 时段 按 4 h计算 ，则平均 有功 功率 Pl 8 0 0 0 ／ 6 45 0 0 k W 2 7 5 T ／ H锅炉采用小油枪点火装置起动时 4 0 0 0 0． 0 8 ／ 0． 08 -3 2 00 0 -2 8 0 0 0k Wh 从计算结果，我们 可以看 到即使是 7 5 T ／ H 锅 炉 常 规 热 态 起 动 时 ， 临 界 调 峰 负 荷 也 只 有 4 5 0 0 k W，也就 是说 当水 电厂弃水 调峰 负荷大 于 4 5 0 0 k W 时应选择热 电厂机炉起停调峰，当水 电厂 弃水调峰负荷小于 4 5 0 0 k W 时， 应选择水电厂弃水 调峰 。 当采用小油枪 点火装置起动时，临界电量为 负数 ， 说明热电厂转移给水 电厂 的电量在完全补偿 了其燃油成本后还有剩余 ， 毫无疑问应选择热 电厂 起 停 调 峰 。 7 结 论 从 以上的分析中我们可 以看到，对 临界电量有 影响的三个量化 因素 目前的变化趋势 ，都使得临界 电量不 断 降低 。当临 界 电量 降低 到接近 于零 时 ，就 意味着 只有选择热电厂起停调峰，系统的总发 电 成 本才 是最低 的 ，因而也 是最经 济 的运 行方式 。 在实际运行中， 我们应当考虑不明成本的存在， 热 电厂机炉频繁起停不仅会减少设备的使用寿命 ， 而 且增 加 了设备 的检 修维护 费用 ，增 加 了运 行人 员 误 操作 的可 能性 ，因此我们 要 充分挖 掘现 有设备 的 深度调峰能力，在技术上不能过于保守，东、西 、 南热 电厂应大力推广实施锅炉低负荷稳燃技术，尽 可能减少起停次数。 为引导各发 电厂从不愿调峰转变到 自愿调峰 ， 股 份 公司应 对各 发 电厂上 网 电价实行 分 时 电价 ，用 价 格杠 杆来 引 导各发 电厂 自觉 主动参 与 电网调 峰 ， 只有这样才能打破各发电厂在参与调峰上技术保守 的作风 ，才能为公司创造更多的经济效益。 6 应用实例 者 ， ，女，新疆天富热电股份有限公司电力调度所工作，现任 西热 电厂常规热态起动一台 7 5 T ／ H锅炉耗油约 继电 保护 科 科 长， 工 程 师。 2 0 1 3 年 第 8 期电 q E llt I 9 9