[发明专利]一种基于等离子点火技术的燃煤机组深度调峰能耗成本计算方法

说明书

本发明提供一种基于等离子点火技术的燃煤机组深度调峰能耗成本计算方法。包括以下步骤：(1)针对等离子点火燃煤机组在不同深度调峰阶段的运行状态差异，计算机组深度调峰变负荷损耗成本。(2)计算深度调峰助燃阶段的等离子点火成本。(3)在考虑燃煤耗量特性基础上，构造等离子点火燃煤机组深度调峰能耗成本分段函数。专利成果将为采用等离子点火助燃技术的火电厂经济运行提供依据。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种基于等离子点火技术的燃煤机组深度调峰能耗成本计算方法。

背景技术

由于风能具有随机性、间歇性的特点，大规模风电并网会加大系统等效负荷峰谷差。我国现有调峰资源不足，且风电并网后新增的调峰任务主要是由燃煤机组承担，燃煤调峰机组的调峰能力已经不能满足日益增长的风电并网容量，造成我国电网大规模的弃风限电。在日益严重的弃风限电背景下，社会要求燃煤机组深度调峰的呼声越来越高。但是燃煤机组深度调峰使机组出力长时间偏离经济运行区，燃煤电厂调峰积极性不高。为履行《巴黎协定》中的低碳承诺，也为提高机组深度调峰的能力和运行成本效率，我国鼓励燃煤机组进行灵活性改造，其中就包括适应于低负荷运行条件的运行灵活性改造，例如采用等离子点火技术、微油点火技术等。

目前，在电网经济调度中通常只计及未经运行灵活性改造的燃煤机组常规调峰阶段的、采用燃煤耗量特性来表示的能耗。从发电厂效益角度，燃煤机组深度调峰能耗成本不仅与煤耗成本有关，还与机组助燃成本、损耗成本等相关。当前对能耗成本的研究多为定量计算机组不助燃深度调峰的经济效益，但是并未计及机组损耗成本；同时当前未见有研究等离子点火燃煤机组助燃深度调峰阶段的能耗成本。由此可见，目前对等离子点火燃煤机组深度调峰能耗成本的分段定量计算鲜有研究成果。

本发明根据不同深度调峰阶段等离子点火燃煤机组的能耗特性，计及机组变负荷损耗和等离子点火成本，提出一种基于等离子点火技术的燃煤机组深度调峰能耗成本计算方法。

发明内容

为了克服现有研究的不足，本发明提供了一种基于等离子点火技术的燃煤机组深度调峰能耗成本计算方法。

本发明内容说明如下：

步骤一：计算转子低周疲劳损耗和高温蠕变损耗引起的变负荷损耗成本。

机组变负荷使得机组转子轴系的热应力过大，过大的交变热应力作用会引起低周疲劳寿命损耗和蠕变损耗，可导致机组本体发生严重的变形和断裂，减少机组寿命。

(1)计算转子合成应力。

首先进行转子热应力计算，一般采用有限元计算软件ANSYS对机组负荷为P时转子的温度场、应力场进行计算，得到转子热应力σ_th。由于热应力集中现象，转子不同部位所受热应力大小不同。叶轮根部的热应力较其他部位大得多，因此本专利按照调节级叶轮根部的最大热应力计算转子热应力为：

σ_eq＝K_thσ_th (1)

其中，K_th为热应力集中系数。

(2)计算转子总应变。

转子总应变计算公式为：

其中，μ为泊松比，E为工作温度下的弹性模量。

(3)应用Manson-Coffin公式，通过转子总应变幅确定转子致裂循环周次。

Manson-Coffin公式可描述总应变与转子致裂循环周次的关系，其函数关系为：

ε＝A[2N(P)]^b+B[2N(P)]^c (3)