鑒于電廠的大型化、現(xiàn)代化和電網(wǎng)調(diào)峰問題的日益突出，機(jī)組不可能全部在設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行，存在一個(gè)電廠內(nèi)各機(jī)組間進(jìn)行負(fù)荷合理分配的問題，即所謂經(jīng)濟(jì)調(diào)度，以取得全廠和整個(gè)電力系統(tǒng)的zui大經(jīng)濟(jì)效益。隨著大機(jī)組的逐步投運(yùn)，電廠內(nèi)多臺(tái)大型機(jī)組并列運(yùn)行的情況普遍存在。在現(xiàn)有的條件下，實(shí)行機(jī)組負(fù)荷的*分配，即一定負(fù)荷在電廠多臺(tái)機(jī)組間的優(yōu)化分配問題受到關(guān)注。如有報(bào)道，某廠2臺(tái)600MW的超臨界機(jī)組，按等微增煤耗的原則進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，每天比平均分配負(fù)荷可節(jié)約（4～5）t標(biāo)準(zhǔn)煤[5]。實(shí)踐表明，火力發(fā)電廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)調(diào)度可節(jié)約1％左右的煤，節(jié)能效果相當(dāng)可觀[6]。
　　
　　1動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理
　　
　　（1）基于貝爾曼（Bellman）*化原理的動(dòng)態(tài)規(guī)劃是運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)重要分支。貝爾曼*化原理指出：一個(gè)過程的*策略具有不論zui初的狀態(tài)和決策是什么，其以后的決策對于由zui初的決策所產(chǎn)生的狀態(tài)而言，總是一個(gè)*的策略。其實(shí)質(zhì)是將n個(gè)多變量函數(shù)的*分配問題轉(zhuǎn)化為n步遞推函數(shù)的優(yōu)化問題。應(yīng)用于機(jī)組負(fù)荷*分配的遞推關(guān)系式為：　　（2）從i＝1開始，直至第j步，完成j臺(tái)機(jī)組*分配負(fù)荷L的步驟。其中的每一步運(yùn)算均為某項(xiàng)能耗特性的數(shù)學(xué)比較（zui小運(yùn)算）。機(jī)組負(fù)荷分配采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的原理進(jìn)行，實(shí)際上是一種算法的簡化，由于利用了上一級負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度的結(jié)果，每次運(yùn)算都是一臺(tái)真實(shí)機(jī)組與另一臺(tái)虛擬聯(lián)合機(jī)組之間在約束下的尋優(yōu)。對于并列運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)j越多，則效果越明顯。即使如此，采用人工手算亦顯繁瑣，一般利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
　　
　　2300MW機(jī)組*負(fù)荷分配
　　
　　（1）湛江電廠4X300MW機(jī)組型號為N30016．7／535／535-3，均為東方汽輪機(jī)廠制造。2000年1月4日至2月3日，對已投入商業(yè)運(yùn)行的（1～3）號機(jī)組進(jìn)行了能量平衡試驗(yàn)。在鍋爐zui低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷（設(shè)計(jì)約50％一60％）至額定負(fù)荷之間，不同負(fù)荷下機(jī)組的能耗（煤耗）特性數(shù)據(jù)見表1，相應(yīng)的發(fā)電煤耗特性曲線見圖1。
　　（2）從表1和圖1可見，從能耗（發(fā)電煤耗）特性看，近期投產(chǎn)的機(jī)組優(yōu)于前期投產(chǎn)的機(jī)組，3號機(jī)優(yōu)于2號機(jī)，而2號機(jī)又優(yōu)于1號機(jī)。每臺(tái)機(jī)組的能耗隨著接近額定負(fù)荷而逐漸下降，在部分負(fù)荷與額定負(fù)荷之間存在比較大的煤耗差，如1號機(jī)差值為11．84g／（kW．h），這決定了在并列運(yùn)行機(jī)組間可采用負(fù)荷*分配策略，預(yù)期可取得較大的節(jié)能效益。
　　
　　（3）以表1的能耗特性為調(diào)度基礎(chǔ)，按編制的計(jì)算機(jī)分析程序進(jìn)行計(jì)算，輸出為負(fù)荷L分配給1臺(tái)機(jī)組（U3號機(jī)），2臺(tái)機(jī)組（U2+U3聯(lián)合機(jī)組）和3臺(tái)機(jī)組（U1+U2+U3聯(lián)合機(jī)組）的結(jié)果，即得到本問題的解（部分結(jié)果見表2），優(yōu)化調(diào)度負(fù)荷曲線見圖3。
　　
　　（4）從表2及圖3可見，全廠負(fù)荷在495MW至585MW之間時(shí)，負(fù)荷的增加以2號機(jī)為主，之后將3號機(jī)負(fù)荷加至270MW，維持1、3號機(jī)負(fù)荷，負(fù)荷的增加由2號機(jī)承擔(dān)，之后加負(fù)荷以1號機(jī)為主。由此可見，負(fù)荷增加時(shí)基本遵循優(yōu)先升煤耗較小的3號機(jī)，然后是2號機(jī)，zui后才是煤耗zui大的1號機(jī)，降負(fù)荷時(shí)情況相反。在保證各臺(tái)機(jī)組均運(yùn)行在zui小穩(wěn)燃負(fù)荷至額定負(fù)荷之間的各典型負(fù)荷點(diǎn)厶，采用*負(fù)荷分配的策略均比平均分配負(fù)荷煤耗低，降低值約在0～12．97g／（kW·h）之間，平均5．87g／（kW·h）。按1999年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國發(fā)電設(shè)備中火電機(jī)組的平均年利用率
　　
　　4811h計(jì)，并設(shè)負(fù)荷率為80％左右，每年可節(jié)約標(biāo)煤1976．84t，節(jié)能效果明顯。
　　
　　（5）從節(jié)約煤耗來看，當(dāng)總分配負(fù)荷L在（555—825）MW之間時(shí)，優(yōu)化調(diào)度的節(jié)約效果較為明顯（見圖2）。從動(dòng)態(tài)規(guī)劃的計(jì)算過程來看，在此范圍內(nèi)，滿足總負(fù)荷等于給定值，而每臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷范圍在要求之內(nèi)的組合較多，可能選擇的*組合加權(quán)能耗（煤耗）比平均分配負(fù)荷小得更多。它表明，實(shí)際運(yùn)行中的調(diào)度在該范圍之內(nèi)更應(yīng)盡量按優(yōu)化調(diào)度策略進(jìn)行。
　　
　　3機(jī)組負(fù)荷*分配若干問題的探討
　　
　　3．1各種負(fù)荷*調(diào)度方法分析比較
　　
　　機(jī)組負(fù)荷*分配常用的方法有等微增法、線性規(guī)劃法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、隨機(jī)模式尋優(yōu)法以及zui近提出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算法等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。等微增法建立在古典變分學(xué)原理的基礎(chǔ)上，要求總的煤耗目標(biāo)函數(shù)為凸函數(shù)，對機(jī)、爐及其不同組合的微增率曲線有嚴(yán)格的精度要求；線性規(guī)劃法要求機(jī)組的能耗特性為線性或接近線性；隨機(jī)模式尋優(yōu)法必須在計(jì)算機(jī)的支持下進(jìn)行；而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化計(jì)算方法，是將優(yōu)化計(jì)算過程轉(zhuǎn)換為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)演化過程，概念比較清晰”’；動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法則避開了機(jī)組的等微增率，對機(jī)組的特性無特殊要求，且適且于不同機(jī)型機(jī)組的優(yōu)化。本文對3臺(tái)300MW并列運(yùn)行機(jī)組的優(yōu)化分配結(jié)果表明，直接利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，比較方便。
　　
　　3．2機(jī)組微增特性獲取
　　
　　對于利用到機(jī)組微增特性的分配方法，微增出力的獲取方式值得探討。機(jī)組的試驗(yàn)結(jié)果一般為一組不同負(fù)荷Ni下穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的煤耗Bi（或熱耗），在認(rèn)為微增特性為線性關(guān)系的條件下，將月＝f（N）擬合成平方關(guān)系，利用擬合公式求導(dǎo)數(shù)，得到機(jī)組微增出力特性線（直線），然后按該特性線讓微增相等進(jìn)行負(fù)荷分配c5，。在此，數(shù)據(jù)的擬合一般是按zui小二乘的原理進(jìn)行，其僅表明在所有試驗(yàn)點(diǎn)上誤差的平方和zui小。按該原則擬合的公式再求導(dǎo)數(shù)，該導(dǎo)數(shù)值精度并不能得到保證，而據(jù)此進(jìn)行的負(fù)荷分配是否*也值得探討。
　　
　　3．3能耗特性分析
　　
　　在進(jìn)行機(jī)組煤耗獲取試驗(yàn)時(shí)，按機(jī)組負(fù)荷調(diào)度的宗旨，運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)盡量接近正常，但如果按正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，某些中間量則無法確定，結(jié)果不確定度較大；若按熱力試驗(yàn)的條件，如國家標(biāo)準(zhǔn)或ASME標(biāo)準(zhǔn)中系統(tǒng)補(bǔ)水量、熱力系統(tǒng)的隔離、機(jī)組運(yùn)行方式（定、滑壓）等，均與正常運(yùn)行的條件相差較遠(yuǎn)，其結(jié)果用于正常運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度亦不恰當(dāng)。正確的試驗(yàn)應(yīng)充分考慮整個(gè)電廠，并計(jì)及公用系統(tǒng)，在機(jī)組正常運(yùn)行的條件下進(jìn)行。
　　
　　3．4運(yùn)行能耗與啟停能耗
　　
　　本文的優(yōu)化調(diào)度僅考慮了機(jī)組的運(yùn)行能耗，綜合考慮運(yùn)行能耗、啟停能耗和啟停時(shí)間的優(yōu)化調(diào)度方法即機(jī)組的*組合問題，實(shí)用的算法主要有優(yōu)先次序法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃法[17]。由于在啟停機(jī)時(shí)，涉及機(jī)組運(yùn)行的壽命管理、電網(wǎng)調(diào)度要求、運(yùn)行人員操作復(fù)雜性增加等，單從經(jīng)濟(jì)上來考慮是沒有可比性的，目標(biāo)函數(shù)的建立很難一概而論，難免牽強(qiáng)。因而，在啟停機(jī)時(shí)考慮更多的不是經(jīng)濟(jì)性，而是機(jī)動(dòng)性和安全性。
　　
　　3．5經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一
　　
　　電力企業(yè)必須堅(jiān)持“安全*，預(yù)防為主”的基本生產(chǎn)方針，在機(jī)組優(yōu)化調(diào)度時(shí)必須考慮安全性，即機(jī)組的*負(fù)荷分配應(yīng)基于經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一，在保障機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
　　
　　4結(jié)語
　　
　　隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，目前300MW機(jī)組已成為我國電網(wǎng)的主力機(jī)組，多臺(tái)300MW機(jī)組并列的大型電廠已成為電網(wǎng)的主力電廠。推行并列運(yùn)行機(jī)組間的負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度策略，不僅投資省，而且節(jié)能*。優(yōu)化調(diào)度的工作重點(diǎn)在于機(jī)組能耗特性的獲取和實(shí)施簡便。在當(dāng)前燃料價(jià)格和電網(wǎng)新形式下，負(fù)荷*分配更具有現(xiàn)實(shí)意義，它綜合反映了電廠運(yùn)行管理水平。應(yīng)盡快建立機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度方面的方針政策，包括技術(shù)和管理方面，使之成為電廠正常運(yùn)行的基本內(nèi)容之一。