摘要：本文將采暖建筑物、熱網、熱電廠及電網作為一個整體系統，利用供熱系統熱慣性大的特點，建立背壓機組組成的熱電廠參與電力調峰的優化運行模型。最后，舉例給出一個采暖季背壓機組供熱和發電量的優化分配方案。 關鍵詞：背壓機組 熱慣性 優化運行 符號說明 B ---- 煤耗量 噸/小時 Z---- 目標函數值 C ---- 電能價值當量 元/kw.ha、b、g、q、w、j、a、b--- 公式系數 Ｃ；---- 定壓熱容 KJ/°C 下標 G ---- 熱網水流量 噸/小時g --- 供水 I ---- 階數或采暖期一天的時段數h---- 回水 J ---- 階數或目標函數選取的天數n ---- 室內 t ---- 溫度 °Cw ---- 室外 p ---- 發電功率 千瓦t ---- 當前時段 q---- 供熱流量 吉焦/小時max ----最大 DT ---- 時段長度 小時min ---- 最小 q ---- 供熱流量 吉焦/小時其它 V ---- 燃料的價格 元/噸(k)--- 第k時段 一．前言 熱電廠在電力系統中占有舉足輕重的地位。到1997年底，我國單機6000千瓦以上的供熱機組總容量已達2197.1萬千瓦，占同容量火電裝機容量的12.12%[1]，而北方熱電聯產的熱負荷大部分用于冬季采暖。這種熱電廠的運行方式主要是以熱定電，其發電在電網中主要承擔基荷，其不同時間發電量的多少受供熱量的影響。在傳統的熱網供熱運行中，供熱量在一天內一般不做大的調整，因而造成供熱機組不能實現最優的電力調峰運行。 如果在不影響供熱采暖效果的同時，改變一天之中不同時段的熱網供熱量，會使熱電廠參與電力調峰的優化運行成為可能，從而會減少電網中其他調峰電站的高額投資，提高電力負荷低谷期電網系統的發電效率，進而產生巨大的經濟效益和社會效益。 文獻[3]針對熱網和采暖建筑物熱慣性大的特點，對供熱系統的熱力工況進行了定量分析，并對以抽凝機組為例，研究了承擔采暖負荷的熱電廠參與電力調峰優化運行方式。本文將研究背壓機組的電力調峰優化運行問題。 二．供熱系統熱力工況分析 目前集中供熱系統熱力工況調節大都是從穩態出發，根據當天的室外溫度，給出當天的日平均供、回水溫度來指導運行。這種靜態調節方法無法反映熱網和建筑物的動態特性，一天中熱網的供熱負荷很少變化，使得熱電廠背壓機組的發電功率在一天之中變化幅度很小。這是承擔采暖負荷的背壓供熱機組無法參與電力調峰的主要原因。 事實上，一天中某一時段供熱量的改變對室溫的影響并不顯著。熱網實時運行數據表明，隨著室外溫度的下降，熱網供熱量并不立刻隨之升高，外溫升高時供熱量也不立刻隨之下降。如果利用這種特性，通過動態方法獲得小時級而不是以天為單位的采暖建筑物室溫與熱網供熱量、外溫之間的關系， 則在室溫被控制在允許的范圍內前提下，可以改變一天之中不同時段的熱網供熱量，從而使熱電廠參與電力調峰成為可能。 對于一個以質調節方式運行的熱網供熱系統，從系統辯識的角度看，其輸入參數為熱網供水溫度tg和室外溫度tw，輸出參數為熱網回水溫度th和建筑物室溫tn，現以AMRA時間序列模型表示輸出參數與輸入參數之間的關系：

以上兩式中各項系數及階次I、J取決于供熱系統的特性，可由實際熱網運行數據確定。現以沈陽某熱網一采暖期逐時運行數據為基礎利用公式（1a）、公式（1b）確定該熱網輸入輸出參數之間的定量關系。選取時間長度4小時為一個時段，對進行預處理，并采用最小二乘法由實際運行數據獲得公式（2a）、公式（2b）的各項系數[3]，見表1。 公式（1b）中系數j1、w1遠小于系數q1，說明瞬時熱網供水溫度對室溫的作用并不十分顯著，采暖建筑物室溫主要取決于前一時段的室溫。這反映出，某時段采暖建筑物室溫是過去多個時段熱網供熱量共同作用的結果。因此，可以改變過去各時段供熱負荷的比例，而不影響當前時段建筑物的采暖效果。這就為在不影響采暖效果的前提下調整熱電廠不同時段的熱負荷，進而優化供熱機組的運行方式、參與電力系統的調峰創造了條件。 三．熱電廠的調峰優化運行 熱電廠的運行，首先要保證用戶對熱負荷的需要。對于承擔采暖熱負荷的熱電廠，應保證采暖建筑物室溫在允許的范圍內。由本文第二部分對熱網系統供熱工況的分析可知，在不影響采暖效果的前提下，熱電廠的供熱負荷分配在一天中是可以改變的。熱電廠在不同時段該如何發電和供熱才是最優運行方式？當然，目前許多熱電廠發電量的多少受電力部門統一調度，不能任意多發。但是，如果將電力系統、熱電廠和供熱系統作為一整體研究，必然有一個最優的熱電廠運行方式。 1．分時電價 如果僅研究某個熱電廠的運行，那么將該熱電廠與電力系統的其他電站統一進行運行規劃的研究方法是不合適的，因為某一熱電廠發電量在電網中的比例是很微小的。因此，需要有一聯系熱電廠和電網的紐帶，作為衡量熱電廠不同時間發電量對包括熱電廠在內的整個電力系統貢獻大小的尺度。本文采用文獻[4]所提出的基于電能價值當量理論的分時電價作為這一尺度。 電能價值當量理論給出了小時級的單位電能生產和消費的價值，即小時級的分時電價。電力負荷高峰期和低谷期電能的分時電價不同，因而可衡量熱電廠不同時段發電量的價值，指導熱電廠的調峰運行。將小時級分時電價平均折算至各時段(4小時)中，某電網典型日各時段分時電價分布見表2，作為本文計算的依據。