低负荷

配电网低负荷密度供电区域，多为农网线路，地形复杂，线路运行环境恶劣，故障频发，查找故障困难；本报告，首先针对低负荷供电区域的特点，介绍了兴汇公司在一二次融合设备方面的探索与实践；其次，结合农网线路的实际情况，提出了“继保+FA”就地智能型馈线自动化策略，CVT技术在配电网在线监测领域的创新应用，“基于特征量自识别+零序功率方向”精准接地故障研判策略等创新研究成果；最后，报告集中展示了兴汇公司产品在国内配电网的使用效果和应用案例。

等离子体点火技术是利用直流电流在介质一定气压的条 件下接触引弧，并在专业设计的燃烧器中心燃烧筒中形成温 度大于5000 开尔文、温度梯度极大的局部高温区，煤粉气流 通过该等离子体 “火核”受到高温作用，迅速吸热并释放出 挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，迅速燃烧。从而节约锅炉启 动及低负荷稳燃所需的燃油。

为推进“双碳”政策的实施，消纳波动性较强的新能源并网发电，当前对火电机组的深度调峰要求越来越高。循环流化床(circulating fluidized bed，CFB)锅炉机组在深度调峰低负荷运行工况有着先天优势，但实现20%以下的超低负荷运行依然面临众多的困难，如炉内流化的稳定性、氮氧化物的排放及炉内局部超温带来的安全性等问题。以某330 MW CFB锅炉的深度调峰技术应用为例，介绍了输煤筛分破碎系统、风帽节流圈、下二次风管等机组部件的改造，并配合烟气再循环等技术应用，成功实现了18%的超低负荷深度调峰运行，同时也很好地控制了NO x 的排放。最后总结了CFB机组超低负荷深度调峰技术的关键点和难点，对深度调峰运行带来的潜在问题进行了分析，并提出了相应的解决措施。研究结果具有重要的工程借鉴作用。

燃煤锅炉深度调峰对以新能源为主的未来电力系统的稳定性至关重要，而目前1 000 MW等级超超临界燃煤锅炉深度调峰性能与工程应用较为缺乏。为提高1 000 MW等级燃煤锅炉深度调峰能力，选择某电厂1 000 MW燃煤机组开展宽负荷高效研究。 方法 在机组深度调峰负荷为340 MW下，进行了低负荷稳燃实验、脱硝侧入口烟气测试，对锅炉主要运行参数、炉膛温度分布、锅炉侧燃烧调整试验进行了分析，并在此基础上开展了燃烧优化调整实验。 结果 1 000 MW等级机组具备34%额定功率的深度调峰能力；选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR)脱硝入口烟温基本在320~350 ℃，满足高于300 ℃的烟温要求；锅炉优化调整后，修正后的锅炉热效率为94.09%(提高0.94%)，供电煤耗降低3.27 g/(kW⋅h)；SCR脱硝入口NO x 质量浓度基本在180~260 mg/m3(降低约30 mg/m3)，满足低于300 mg/m3的要求。 结论 研究成果有助于提高1 000 MW等级燃煤火电机组低负荷运行的安全性、经济性、环保性。

为充分发挥水电的灵活调节作用来应对高比例风电的随机性、间歇性对电力系统调度带来的影响，以促进风电全额消纳、火电运行费用最低、火电机组出力波动量最小作为优化目标，建立风−水−火电力系统多目标优化调度模型，并且综合考虑火电机组启停与低负荷运行、风电有无弃风等多种场景，提出水电利用率、火电运行成本、火电波动量等量化指标，用以评价调度结果的优劣。为保证模型求解效率，设计分层优化求解策略：第一层优化水电机组出力，促进水电调节能力的充分发挥，保证火电机组总波动量最小；第二层优化各台火电机组出力，使得系统运行费用最低；采用粒子群算法对每层优化问题进行求解。通过不同应用场景下的算例测试，进行优化前后的调度结果对比、考虑机组启停的调度结果对比、不同风电装机容量下的调度结果对比，验证了所建模型和分层优化策略的有效性。

托克托发电有限责任公司五期机组为2X660MW超超临界直接空冷机组，每台机组设置1台100%BMCR容量的汽动给水泵。汽动给水泵前置泵与主泵同轴布置，由小汽机驱动。汽动给水泵轴端密封采用浮动环密封结构，汽动给水泵轴端密封水取自凝结水泵出口后母管，其作用一是确保汽泵密封水压力高于汽泵泵体内给水压力，二是汽泵密封水对轴端起到降温作用（凝结水温度≤75℃，汽泵内给水温度180℃）。汽泵密封水压力要求比汽泵入口压力高300kpa，不得低于250kpa（压差分别取自汽泵密封水供水调整门后密封水压力和汽动给水泵入口给水压力之差）。压差低于250kpa后可能导致密封水回水温度高高跳闸汽泵，给水中断，机组跳闸。目前高负荷运行工况时，汽前泵转速高，汽前泵出口压力达到3.0MPa，为维持除氧器水位，凝泵出口压力满足不了汽泵密封水的压力要求，密封水回水温度高，对机组安全运行构成威协；在低负荷运行时，为维持密封水压差，凝结水泵无法变频运行，影响机组经济性。同时汽泵密封水供水允许温度20-60℃，密封水回水温度80℃报警，90℃跳闸。在夏季时，我厂660MW直接空冷机组凝结水温度最高可达到75℃℃左右。因此，若想实现凝结水泵深度变频，确保机组安全稳定运行，现有汽泵密封水系统已无法保证。

随着可再生能源产能的不断增长，电力系统的灵活性已成为频繁高峰调控影响下必须考虑的一个指标。然而，灵活性与经济效益之间往往相互矛盾，多目标优化可作为协调矛盾的一种手段。因此，文中以带熔融盐储热的抽凝式热电联产机组为研究对象，以灵活性和经济性为优化目标建立日前调度的优化模型。考虑储热系统的爬坡能力、机组出力和热电耦合等约束条件，文中采用改进的二代非支配排序遗传算法（non-dominated sorted genetic algorithm-Ⅱ，NSGA-Ⅱ）对熔融盐储热系统进行优化求解。文中分别以灵活性和经济性2种指标对求解获得的非支配解集合即帕累托（Pareto）前沿进行比较分析，同时对熔融盐储热系统的储、放热特性进行分析。分析结果表明，侧重灵活性时，熔融盐储热须维持较高的储热量，以应对低负荷阶段的供热不足；侧重经济性时，熔融盐储热调节较为频繁，使得机组在较高效率区间运行。

随着国家更为严格的火力发电厂大气污染物排放标准的实施和各发电公司对经济效益的追求，对大型电站锅炉的运行要求越来越高，而与之相对应的入炉煤质却变差，设备越来越复杂，运行人员操作水平并没有相应提高，这种矛盾在低氮燃烧器改造后更为明显地表现出来，低氮改造后锅炉经常出现：结焦、水冷壁高温腐蚀、低负荷时的炉膜压力大幅度波动、甚至灭火等问题，这些间题的出现基本都与锅炉的局部燃烧气氯变化造成的，尤其是锅炉水冷壁表面氛围，而炉底的可燃气体的积聚和爆燃又会造成炉膜压力波动，低负荷运行时表现更为明显，与此同时电网容量不断增大，新能源所占比重快速升高，电网对于可再生能源的消纳压力大幅度增加，另外用电结构也发生了明显变化：工业用电比重下降，居民生活用电比重上升，使的电网负荷峰谷差呈不断增大的趋势，这样电力系统的调峰能力就显不足，火力发电就要承担更多的调峰任务，尤其是深度调峰任务，而火力发电机组的深度调峰能力取决于锅炉的最低稳燃能力，因此局部燃烧气氛对锅炉低负荷稳燃能力也有着关键性影响，因此只有掌握这些局部气氛的变化规律，消除不利因素才能保证锅炉运行在经济性和环保特性的最佳 状态，并能有效提高机组的深度调峰能力。

光伏小镇能源系统是以光伏为主体，结合其他本地能源的综合能源系统。为充分利用太阳能和地热能，文中提出一种考虑源荷不确定性的两阶段鲁棒优化方法，引入不确定性调节参数以避免为保证供电可靠性而牺牲经济效益。建立以系统综合成本最小为目标的max-min-max两阶段鲁棒优化配置模型，对光伏小镇的光伏、热电联产机组、地源热泵、储能进行优化配置。光伏和负荷的不确定性采用不依赖于概率分布的盒式不确定集描述，以上下边界区间表示光伏和负荷的波动范围，形成鲁棒约束，通过列和约束生成算法以及强对偶转换降低求解的复杂度。以我国北方某光伏小镇为研究案例，通过改变不确定性调节参数，有效控制配置方案的保守性，在保证供电可靠性、降低负荷缺电率的同时，降低配置成本、改善弃光率，该方案具有很强的适用性。

本文围绕某 600MW 低氮改造锅炉的燃烧优化控制展开研究。利用三维数值模拟分析了低氮改造炉膛温度场和主要组分场的变化，讨论了这些变化对锅炉运行优化的影响。通过动态扰动试验研究了各层辅助风门开度对飞灰含碳量、减温水量及 NOx 的影响。在此基础上利用在线支持向量机对锅炉燃烧的动态过程进行建模，并结合免疫遗传算法寻优得到实时工况最优风煤配比，兼顾锅炉效率和 NOx排放。在仿真机上进行了验证，表明模型具有较好的实时性和精度。最后，利用模糊控制建模原理构建了锅炉燃烧优化控制的专家系统，并将此控制系统成功应用于定州电厂 2#炉。主要内容包括以下几个方面。 数值模拟结果表明，低氮燃烧器改造后的炉膛高温区延伸到还原区，但燃烧仍主要在主燃区进行。主燃区以上，截面平均温度逐渐下降。CO 含量在主燃区、燃尽区均较高，水冷壁区域存在高温腐蚀的风险，运行中应加以监控。SOFA 水平摆角对 NOx 的生成影响较小，降低 NOx 浓度应主要依靠空气分级作用。NO 在主燃区先增加后减小，在还原区达到最小值，在燃尽区和炉膛出口又逐渐上升。 动态试验研究发现，中低负荷运行时，应减小燃尽风顶部风量，火焰中心下移，再热汽温可以通过主燃区和燃尽区的上、下摆动进行调节。由于低氮改造后主燃区被压缩，应增加托底风量降低炉渣可燃物含量。为了降低炉内 CO 含量，可适当增加 AB 层和 CD 层的风量到 40%以上。 利用在线支持向量机建立锅炉燃烧系统的动态数学模型，并利用免疫遗传算法求解出最佳操作量。模型预测输出的 NOx 浓度及锅炉效率变化趋势和现场数据吻合的较好，NOx 排放量预测偏差标准差 1.488mg m3 ，锅炉效率值预测偏差标准差 0.0189%。影响模型计算速度和精度的主要因素是模型设定的最大容许误差，应在全局最优的基础上合理设定。 基于模糊调整的反平衡软测量模型根据实时监测的烟气含氧量和烟气温度进行模糊调整，更加接近实际的飞灰含碳量和炉渣含碳量。模糊专家控制系统预测结果精度与论域和隶属度函数的选择有较大关系。论域的选择应该覆盖各操作量和目标函数的实际范围。要保证由前提变量构成的每个模糊子空间都能被遍历，结论变量在模糊子空间选用的最佳模糊集由规则的最大支持度决定。