一种凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法技术

一种凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法，可以应用于各类凝汽机组调峰变负荷运行时的碳排放强度的预测分析。本发明专利技术解决了传统软件模拟或者编程方式求解凝汽机组变负荷度电碳排放结果时需要机组热力循环信息较多，求解过程复杂的问题。本发明专利技术曲线拟合公式的基本形式是简单幂函数与正弦函数的叠加，使用显示公式计算可避免传统计算中的复杂迭代过程。拟合公式中包含的未知系数只有两项，且根据对大量凝汽机组碳排放特性的研究，本发明专利技术总结出适用不同再热级数、初参数、机组运行方式、冷却方式、阀门控制方式的拟合公式系数取值表。通过凝汽机组已知特点，应用本发明专利技术拟合公式和系数表，可以实现对凝汽机组变负荷碳排放特性的较高精度计算。高精度计算。高精度计算。

【技术实现步骤摘要】
一种凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法


[0001]本专利技术属于凝汽机组脱离基准工况运行碳排放特性
，具体涉及一种凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法。

技术介绍

[0002]“双碳”战略目标推动以可再生能源为主体的新型电力系统的构建。由于可再生能源发电时变特性强烈，直接上网会带来整个电网负荷的不稳定性，需要配置凝汽机组作为调峰机组以消纳新能源发电的顺利上网。凝汽机组用于调峰会使得机组长时间偏离基准工况运行，度电碳排放特性随之发生改变。研究机组在变负荷情景下的碳排放特性，为新型电力系统机组低碳排放调度优化提供参考，对保障电力系统稳定性和经济性意义重大。传统凝汽机组变负荷研究方法主要是基于GSE建模仿真的软件方法或者基于Matlab、C++的编程计算方法。上述方法需要完整的机组拓扑结构和机组热力循环信息等，应用于新型电力系统中的多台机组调度优化时需要针对每台机组都进行建模研究，比较复杂，且不适用于已知机组信息较少的预测性质的研究，存在过程复杂、对包含多台机组的新型电力系统可操作性低且不适用于机组信息部分已知的预测研究的问题。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法，本专利技术能够很好的对现有各类凝汽机组任意负荷碳排放特性进行计算，对凝汽机组全工况碳排放特性进行预测模拟，具有拟合形式简单，精确度高，依赖机组基本热力信息少，可操作性强等优点，可为新型电力系统优化调度、凝汽机组偏离基准工况运行特性等问题研究提供有力工具。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：获取凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合所需的机组基本信息特征，包括机组再热级数和冷却方式；凝汽机组变工况基本特征，包括机组变工况运行方式和主汽阀门控制形式；燃料基本信息特征，包括低位热值LHV和元素碳含量x
c
；
[0007]步骤2：获取凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合所需的机组基准工况信息，包括基准工况主蒸汽焓h0、基准工况汽轮机热耗率q
FL
、锅炉效率η
b
、管道效率η
p
和燃料碳氧化率OF；
[0008]步骤3：根据基准工况汽轮机热耗率q
FL
、锅炉效率η
b
、管道效率η
p
、燃料碳氧化率OF和燃料基本信息特征，使用度电碳排放计算公式：计算得到基准工况度电碳排放EF
FL
；其中，M
CO2
和M
C
分别是二氧化碳和碳的摩尔质量；
[0009]步骤4：根据已经拟定好的系数表格，见表1，结合步骤1中获取的机组基本特征，查表得到拟合曲线所需的再热系数Z
R
、冷却系数L
R
和阀门节流修正系数f；
[0010]表1
[0011][0012][0013]步骤5：根据再热系数Z
R
、冷却系数L
R
和主蒸汽焓h0，使用R＝Z
R
·
h0+L
R
线性化计算公式求解拟合曲线所需劣化系数R；
[0014]步骤6：根据步骤3中获得的基准工况度电碳排放EF
FL
、步骤4中获得的阀门节流修正系数f、步骤5中获得的劣化系数R，使用幂—正弦函数叠加公式：EF＝EF
FL
·
{X
‑
R
+sin[f
·
(1
‑
X)]}，求解任意凝汽机组负荷率X情景下的机组度电碳排放EF，单位为g/kWh；其中，X为凝汽机组负荷率，即新工况电负荷与基准工况电负荷的比值；从100％负荷率开始，选取预设负荷率间隔依次求解度电碳排放，连接求得的数据点，即获得凝汽机组变工况碳排放特性曲线。
[0015]步骤1中所述机组再热级数分为不采用再热、一次再热和二次再热；机组冷却方式分为水冷和空冷；机组变工况运行方式分为定压运行和滑压运行；主汽阀门控制形式分为单阀控制和顺序阀控制。
[0016]步骤1中所述燃料低位热值LHV、元素碳含量x
c
能从电厂机组用燃料信息表单中查取。
[0017]步骤2中基准工况按照运行需求分为：热耗率验收工况THA、铭牌工况TRL、阀门全开工况VWO和最大连续运行工况T
‑
MCR。
[0018]步骤2中基准工况主蒸汽焓h0能够从机组基准工况热平衡图上直接读取，或通过主蒸汽温度T0和主蒸汽压力P0利用水蒸汽热力性质表查取；基准工况汽轮机热耗率q
FL
能够从机组基准工况热平衡图上直接读取；锅炉效率η
b
、管道效率η
p
和燃料碳氧化率OF能够从机组锅炉热力特性书中查取，或直接按照缺省值：η
b
＝92％、η
p
＝99％、OF＝98％取值。
[0019]步骤4中系数表格的拟定基于对25台涵盖538℃、566℃和600℃温度等级，无再热、一次再热和二次再热，水冷和空冷，定压运行和滑压运行，单阀控制和顺序阀控制基本特性的凝汽机组的研究得出。
[0020]步骤6中获得凝汽机组变工况碳排放特性曲线从100％负荷率开始，根据拟合精度需求选取负荷率间隔，使用幂函数—正弦函数叠加公式求解一系列数据点，连接获得拟合曲线。
[0021]和现有技术相比，本专利技术具有下述优点：
[0022]本专利技术方法无需对凝汽机组拓扑结构和热力循环过程有详细的了解，只需要获取
基准工况能耗、再热级数、冷却方式、机组运行方式、主汽阀门控制方式以及主蒸汽温度和主蒸汽压力这些基本信息，应用本专利技术提供的系数表和幂函数
‑
正弦函数叠加公式，即可计算得到凝汽机组各个负荷情况下的度电碳排放结果，并作出凝汽机组变负荷运行碳排放特性曲线。本专利技术方法适用各类凝汽机组，拟合形式简单，精确度高，依赖机组基本信息少，可操作性强，显式公式形式避免传统迭代算法，可为新型电力系统优化调度、凝汽机组偏离基准工况运行特性等问题研究提供有力工具。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例方法的基本流程示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例方法的凝汽机组变工况碳排放特性拟合曲线与实际曲线对比图。子图(a)为拟合曲线与实际曲线重合度对比图，子图(b)为拟合曲线与实际曲线相对误差图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0026]下面将以某538℃、566℃和600℃初温度型凝汽机组作为实施对象，按本专利技术凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法进行变负荷碳排放特性曲线拟合，以对本专利技术凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法进行进一步的详细说明。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合所需的机组基本信息特征，包括机组再热级数和冷却方式；凝汽机组变工况基本特征，包括机组变工况运行方式和主汽阀门控制形式；燃料基本信息特征，包括低位热值LHV和元素碳含量x
c
；步骤2：获取凝汽机组变工况碳排放特性曲线拟合所需的机组基准工况信息，包括基准工况主蒸汽焓h0、基准工况汽轮机热耗率q
FL
、锅炉效率η
b
、管道效率η
p
和燃料碳氧化率OF；步骤3：根据基准工况汽轮机热耗率q
FL
、锅炉效率η
b
、管道效率η
p
、燃料碳氧化率OF和燃料基本信息特征，使用度电碳排放计算公式：计算得到基准工况度电碳排放EF
FL
；其中，M
CO2
和M
C
分别是二氧化碳和碳的摩尔质量；步骤4：根据已经拟定好的系数表格，见表1，结合步骤1中获取的机组基本特征，查表得到拟合曲线所需的再热系数Z
R
、冷却系数L
R
和阀门节流修正系数f；表1表1步骤5：根据再热系数Z
R
、冷却系数L
R
和主蒸汽焓h0，使用R＝Z
R
·
h0+L
R
线性化计算公式求解拟合曲线所需劣化系数R；步骤6：根据步骤3中获得的基准工况度电碳排放EF
FL
、步骤4中获得的阀门节流修正系数f、步骤5中获得的劣化系数R，使用幂—正弦函数叠加公式：EF＝EF
FL
·
{X
‑
R
+sin[f
·
(1
‑
X)]}，求解任意凝汽机组负荷率X情景下的机组度电碳排放EF，单位为g/kWh；其中，X为凝汽机组负荷率，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，袁荣胜，王朝阳，赵永亮，严俊杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：