厂级负荷优化调度的应用及推广

近年来，在国家大力发展清洁能源的政策背景下，虽然太阳能、风能等新能源装机规模不断增长，但目前我国燃煤机组仍占全国电源总装机容量的70%左右，火电机组每年消耗的煤炭量在全国煤炭消耗总量的一半以上。如广东省中调直调装机78481兆瓦，其中投入AGC的火电机组123台，装机容量56462兆瓦，占统调装机容量的71.94%。

从以上数据可以看出，火电机组在很长一段时间内仍将是电能生产的主力军。要打造高效清洁可持续发展的煤电产业，除了严格新建机组能效准入门槛、落实现役煤电发电设备节能减排升级与改造等措施之外，还要由“分机组调度”调整为“分厂调度”，合理分配煤电机组发电输出功率，减少发电厂总的发电成本和燃料消耗，以合理优化资源，提升机组负荷率和运行质量，取得最佳的经济社会效益。

基本概念

电力调度机构时刻监测电网动态，预测网络潮流、频率等关键参数变化趋势，综合考虑机组能耗、网损、线损等关键因素，并据此给出各类机组的出力指令，被称为负荷经济调度或机组组合问题。我国在此概念上继续深入，提出了节能发电调度。ELD与节能发电调度从全网考虑节能减排与安全稳定问题，要求对机组具有点对点的绝对控制能力，该电力调度模式被称为单机AGC模式。

电力调度机构对火电厂下发负荷指令，火电厂根据自身供电煤耗特性，在厂内采用负荷优化分配系统将指令下发到各机组，这种模式被称为厂级负荷调度模式 （也称厂级AGC模式）。

厂级负荷调度模式，适用于具有2台及以上机组，且具有稳定、可信能耗计算结果的火电、燃气、燃气—蒸汽联合循环电站。

如图所示，上半部分为传统的单机AGC调度模式，下半部分为经典的厂级负荷调度模式的示意图。其中，厂级负荷调度模式在单机AGC模式的基础上，增设了厂级负荷优化　  分配系统，充分考虑各机组的煤耗率、调节范围、运行工况等性能参数特性，自动、合理地进行全厂机组的优化组合和负荷分配，从而进一步达到节能减排的效果。从单机AGC模式向厂级负荷调度模式的转变，关键在于厂级负荷优化分配系统的结构与优化分配策略设计。

调度对象

传统的ELD方式，以及我国所提出的节能发电调度，均针对单机进行相关的负荷指令分配与考核；即使部分电厂采用了下达指令到厂的方式，也只对单机进行考核，判断机组对电网需求的响应情况。

厂级负荷调度方式时，若无机组处于故障工作状态，电力调度机构只需通过相应的通信信号，确定厂级负荷优化分配系统是否投入，判断发电厂对电网需求的响应情况，以及优化分配是否以节能降耗为目标。

优化策略

单机AGC方式，对于电力调度机构来说，实质上是一个单层的规划问题，即电力调度机构在电网拓扑架构这个层面上，寻求整　  体的最优组合。

厂级负荷调度模式大规模投入应用后，将形成电网—电厂，电厂—机组以电网拓扑结构为分界面的一个双层优化格局，即电厂在寻求自身最低成本的同时，与电网、区域内的其他电厂展开博弈，寻找最佳的利润平衡点。

运行模式的改变

单机AGC方式下，电厂对机组的运行方式、机组间的功率平衡、关键辅机的故障导致的机组性能下降无“发言权”，不能积极、主动应对。

在厂级AGC方式下，电厂在满足电网需求前提下，对机组出力、负荷平衡可以有自己的安排，允许积极、主动应对突发的辅机或者设备故障，从而使得上述故障对电网安全的影响降到最低。

节能效果

以广东电力系统内某厂6台300兆瓦机组为例，选取按照单机模式进行调度的2011年度，进行厂级负荷优化分配理论仿真、计算，对比原始的未采用厂级负荷优化分配方法，理论年节煤量可达1060.2吨标准煤。由于该仿真过程并未考虑实际运行中主要辅机（磨煤机、循环水泵等）进行合理　  规划带来的厂用电节约效果，故实际运行状态时节能效果会更好。

存在问题及分析

可能对电能质量的影响

一是分配方式与负荷升降。厂级负荷优化分配系统针对电网的变负荷指令有两种方式应对：其一，全厂所有机组按照调度部门要求的速率，全速升负荷，全厂目标负荷达到后，在机组间进行负荷的再分配；其二，在收到负荷指令之时，便开始计算各机组优化目标负荷值，各机组依照此优化目标变负荷。在协调控制系统工作正常的情况下，第一种负荷升降速率能够满足电网的负荷升降速率要求，但其带来的问题是，在达到目标负荷后，大量电厂再次进行优化计算时，将造成一次调频与优化过程的矛盾。因此，应采用优化过程一步到位的方式，避免在二次优化过程中，大规模机组负荷同时进行二次优化，影响全网频率稳定。

二是单台机组出力受限。考虑到在火电厂实际运行过程中，存在主机或各类型辅机可能突发故障，导致机组出力受限等因素，在此种情况下可考虑退出厂级AGC　  模式或临时申请修改机组出力上下限，由火电厂内其他机组分担相应负荷，待故障处理后恢复。

可能对电厂经济效益的影响

一是同厂机组不同价问题。厂级负荷优化分配技术开发的初衷，是在确保电网安全稳定的前提下，电厂以节能降耗为目标合理分配各机组负荷，故选取供电煤耗作为分配的目标。若采用上网电价作为优化目标，则负荷分配倾向于高电价机组，违反了节能减排的初衷。

执行厂级负荷优化分配，坚持以机组真实供电煤耗曲线为基准，可采用现行节能发电调度下的煤耗在线监测系统。火电厂应采取相关技术措施保障节能发电调度系统与计算煤耗曲线相关测点测量的可靠性。

二是股权与直购电问题。对于同一发电厂存在机组间股权不同且有大用户直购电的情况，需要从技术角度，监管其厂级负荷优化分配的目标与策略，确保以供电煤耗曲线为基准，节能减排为目标。

总结

火电厂厂级负荷优化调度符合国家能源发展战略，且相关技术成熟可行，有序推广具有重大的示范意义，既能提高燃煤电厂负荷率、减少厂用电，又能提高电厂经济性，增进节能减排，进一步优化调度模式，对国家、社会的节能减排工作意义重大。

目前，南方能源监管局已率先在广东省开展火电厂负荷优化调度推进工作，按照“安全第一、保证质量、循序渐进、试点先行”原则，着手制定厂级AGC技术规范和验收标准，完善电网及发电厂相关管理规定和技术支持系统，稳步实施广东火电厂厂级AGC建设和推广工作。该项工作将对促进广东省节能减排工作起到积极作用，同时对全国火电厂具有示范和推广意义。（作者系南方能源监管局市场监管处调研员、副处长）