近年來，在國家大力發(fā)展清潔能源的政策背景下，雖然太陽能、風(fēng)能等新能源裝機(jī)規(guī)模不斷增長，但目前我國燃煤機(jī)組仍占全國電源總裝機(jī)容量的70%左右，火電機(jī)組每年消耗的煤炭量在全國煤炭消耗總量的一半以上。如廣東省中調(diào)直調(diào)裝機(jī)78481兆瓦，其中投入AGC的火電機(jī)組123臺，裝機(jī)容量56462兆瓦，占統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量的71.94%。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，火電機(jī)組在很長一段時間內(nèi)仍將是電能生產(chǎn)的主力軍。要打造高效清潔可持續(xù)發(fā)展的煤電產(chǎn)業(yè)，除了嚴(yán)格新建機(jī)組能效準(zhǔn)入門檻、落實現(xiàn)役煤電發(fā)電設(shè)備節(jié)能減排升級與改造等措施之外，還要由“分機(jī)組調(diào)度”調(diào)整為“分廠調(diào)度”，合理分配煤電機(jī)組發(fā)電輸出功率，減少發(fā)電廠總的發(fā)電成本和燃料消耗，以合理優(yōu)化資源，提升機(jī)組負(fù)荷率和運(yùn)行質(zhì)量，取得最佳的經(jīng)濟(jì)社會效益。

基本概念

電力調(diào)度機(jī)構(gòu)時刻監(jiān)測電網(wǎng)動態(tài)，預(yù)測網(wǎng)絡(luò)潮流、頻率等關(guān)鍵參數(shù)變化趨勢，綜合考慮機(jī)組能耗、網(wǎng)損、線損等關(guān)鍵因素，并據(jù)此給出各類機(jī)組的出力指令，被稱為負(fù)荷經(jīng)濟(jì)調(diào)度或機(jī)組組合問題。我國在此概念上繼續(xù)深入，提出了節(jié)能發(fā)電調(diào)度。ELD與節(jié)能發(fā)電調(diào)度從全網(wǎng)考慮節(jié)能減排與安全穩(wěn)定問題，要求對機(jī)組具有點(diǎn)對點(diǎn)的絕對控制能力，該電力調(diào)度模式被稱為單機(jī)AGC模式。

電力調(diào)度機(jī)構(gòu)對火電廠下發(fā)負(fù)荷指令，火電廠根據(jù)自身供電煤耗特性，在廠內(nèi)采用負(fù)荷優(yōu)化分配系統(tǒng)將指令下發(fā)到各機(jī)組，這種模式被稱為廠級負(fù)荷調(diào)度模式 （也稱廠級AGC模式）。

廠級負(fù)荷調(diào)度模式，適用于具有2臺及以上機(jī)組，且具有穩(wěn)定、可信能耗計算結(jié)果的火電、燃?xì)?、燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站。

如圖所示，上半部分為傳統(tǒng)的單機(jī)AGC調(diào)度模式，下半部分為經(jīng)典的廠級負(fù)荷調(diào)度模式的示意圖。其中，廠級負(fù)荷調(diào)度模式在單機(jī)AGC模式的基礎(chǔ)上，增設(shè)了廠級負(fù)荷優(yōu)化　  分配系統(tǒng)，充分考慮各機(jī)組的煤耗率、調(diào)節(jié)范圍、運(yùn)行工況等性能參數(shù)特性，自動、合理地進(jìn)行全廠機(jī)組的優(yōu)化組合和負(fù)荷分配，從而進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能減排的效果。從單機(jī)AGC模式向廠級負(fù)荷調(diào)度模式的轉(zhuǎn)變，關(guān)鍵在于廠級負(fù)荷優(yōu)化分配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與優(yōu)化分配策略設(shè)計。

調(diào)度對象

傳統(tǒng)的ELD方式，以及我國所提出的節(jié)能發(fā)電調(diào)度，均針對單機(jī)進(jìn)行相關(guān)的負(fù)荷指令分配與考核；即使部分電廠采用了下達(dá)指令到廠的方式，也只對單機(jī)進(jìn)行考核，判斷機(jī)組對電網(wǎng)需求的響應(yīng)情況。

廠級負(fù)荷調(diào)度方式時，若無機(jī)組處于故障工作狀態(tài)，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)只需通過相應(yīng)的通信信號，確定廠級負(fù)荷優(yōu)化分配系統(tǒng)是否投入，判斷發(fā)電廠對電網(wǎng)需求的響應(yīng)情況，以及優(yōu)化分配是否以節(jié)能降耗為目標(biāo)。

優(yōu)化策略

單機(jī)AGC方式，對于電力調(diào)度機(jī)構(gòu)來說，實質(zhì)上是一個單層的規(guī)劃問題，即電力調(diào)度機(jī)構(gòu)在電網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)這個層面上，尋求整　  體的最優(yōu)組合。

廠級負(fù)荷調(diào)度模式大規(guī)模投入應(yīng)用后，將形成電網(wǎng)—電廠，電廠—機(jī)組以電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為分界面的一個雙層優(yōu)化格局，即電廠在尋求自身最低成本的同時，與電網(wǎng)、區(qū)域內(nèi)的其他電廠展開博弈，尋找最佳的利潤平衡點(diǎn)。

運(yùn)行模式的改變

單機(jī)AGC方式下，電廠對機(jī)組的運(yùn)行方式、機(jī)組間的功率平衡、關(guān)鍵輔機(jī)的故障導(dǎo)致的機(jī)組性能下降無“發(fā)言權(quán)”，不能積極、主動應(yīng)對。

在廠級AGC方式下，電廠在滿足電網(wǎng)需求前提下，對機(jī)組出力、負(fù)荷平衡可以有自己的安排，允許積極、主動應(yīng)對突發(fā)的輔機(jī)或者設(shè)備故障，從而使得上述故障對電網(wǎng)安全的影響降到最低。

節(jié)能效果

以廣東電力系統(tǒng)內(nèi)某廠6臺300兆瓦機(jī)組為例，選取按照單機(jī)模式進(jìn)行調(diào)度的2011年度，進(jìn)行廠級負(fù)荷優(yōu)化分配理論仿真、計算，對比原始的未采用廠級負(fù)荷優(yōu)化分配方法，理論年節(jié)煤量可達(dá)1060.2噸標(biāo)準(zhǔn)煤。由于該仿真過程并未考慮實際運(yùn)行中主要輔機(jī)（磨煤機(jī)、循環(huán)水泵等）進(jìn)行合理　  規(guī)劃帶來的廠用電節(jié)約效果，故實際運(yùn)行狀態(tài)時節(jié)能效果會更好。

存在問題及分析

可能對電能質(zhì)量的影響

一是分配方式與負(fù)荷升降。廠級負(fù)荷優(yōu)化分配系統(tǒng)針對電網(wǎng)的變負(fù)荷指令有兩種方式應(yīng)對：其一，全廠所有機(jī)組按照調(diào)度部門要求的速率，全速升負(fù)荷，全廠目標(biāo)負(fù)荷達(dá)到后，在機(jī)組間進(jìn)行負(fù)荷的再分配；其二，在收到負(fù)荷指令之時，便開始計算各機(jī)組優(yōu)化目標(biāo)負(fù)荷值，各機(jī)組依照此優(yōu)化目標(biāo)變負(fù)荷。在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)工作正常的情況下，第一種負(fù)荷升降速率能夠滿足電網(wǎng)的負(fù)荷升降速率要求，但其帶來的問題是，在達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷后，大量電廠再次進(jìn)行優(yōu)化計算時，將造成一次調(diào)頻與優(yōu)化過程的矛盾。因此，應(yīng)采用優(yōu)化過程一步到位的方式，避免在二次優(yōu)化過程中，大規(guī)模機(jī)組負(fù)荷同時進(jìn)行二次優(yōu)化，影響全網(wǎng)頻率穩(wěn)定。

二是單臺機(jī)組出力受限。考慮到在火電廠實際運(yùn)行過程中，存在主機(jī)或各類型輔機(jī)可能突發(fā)故障，導(dǎo)致機(jī)組出力受限等因素，在此種情況下可考慮退出廠級AGC　  模式或臨時申請修改機(jī)組出力上下限，由火電廠內(nèi)其他機(jī)組分擔(dān)相應(yīng)負(fù)荷，待故障處理后恢復(fù)。

可能對電廠經(jīng)濟(jì)效益的影響

一是同廠機(jī)組不同價問題。廠級負(fù)荷優(yōu)化分配技術(shù)開發(fā)的初衷，是在確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，電廠以節(jié)能降耗為目標(biāo)合理分配各機(jī)組負(fù)荷，故選取供電煤耗作為分配的目標(biāo)。若采用上網(wǎng)電價作為優(yōu)化目標(biāo)，則負(fù)荷分配傾向于高電價機(jī)組，違反了節(jié)能減排的初衷。

執(zhí)行廠級負(fù)荷優(yōu)化分配，堅持以機(jī)組真實供電煤耗曲線為基準(zhǔn)，可采用現(xiàn)行節(jié)能發(fā)電調(diào)度下的煤耗在線監(jiān)測系統(tǒng)。火電廠應(yīng)采取相關(guān)技術(shù)措施保障節(jié)能發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)與計算煤耗曲線相關(guān)測點(diǎn)測量的可靠性。

二是股權(quán)與直購電問題。對于同一發(fā)電廠存在機(jī)組間股權(quán)不同且有大用戶直購電的情況，需要從技術(shù)角度，監(jiān)管其廠級負(fù)荷優(yōu)化分配的目標(biāo)與策略，確保以供電煤耗曲線為基準(zhǔn)，節(jié)能減排為目標(biāo)。

總結(jié)

火電廠廠級負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度符合國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，且相關(guān)技術(shù)成熟可行，有序推廣具有重大的示范意義，既能提高燃煤電廠負(fù)荷率、減少廠用電，又能提高電廠經(jīng)濟(jì)性，增進(jìn)節(jié)能減排，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)度模式，對國家、社會的節(jié)能減排工作意義重大。

目前，南方能源監(jiān)管局已率先在廣東省開展火電廠負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度推進(jìn)工作，按照“安全第一、保證質(zhì)量、循序漸進(jìn)、試點(diǎn)先行”原則，著手制定廠級AGC技術(shù)規(guī)范和驗收標(biāo)準(zhǔn)，完善電網(wǎng)及發(fā)電廠相關(guān)管理規(guī)定和技術(shù)支持系統(tǒng)，穩(wěn)步實施廣東火電廠廠級AGC建設(shè)和推廣工作。該項工作將對促進(jìn)廣東省節(jié)能減排工作起到積極作用，同時對全國火電廠具有示范和推廣意義。（作者系南方能源監(jiān)管局市場監(jiān)管處調(diào)研員、副處長）