1、上海理工大学学士论文第 1 页第一章 绪论1.1 我国电力工业发展概况1.1.1 我国电力工业的成就及前景电力是国民经济发展的基本条件，是社会基础设施的重要组成部分。经济要发展，电力要先行。电力工业的发展，不但推动了电力设备制造业和安装业的发展，同时也推动了与之相关的科研工作的发展。我国是世界上电力生产最早的国家之一【1】，早在 19 世纪 80 年代初（1882 年）就开始生产电力。然而直到“六五”之前，我国的电力工业发展一直非常缓慢。因此在“六五”、“七五”特别是“八五”计划期间，国家将增加发电设备装机容量作为一件大事来抓，取得了明显的成绩。到 1995 年底，我国发电设备装机容量跃居世界
2、第三位，发电量居世界第二位。“九五”期间，电力工业发展的具体目标为：到 2000 年全国发电设备装机容量将达到 300000 MW，电力年均增长率约 7%。根据 1996 年 3 月八届人大四次会议批准的国民经济和社会发展“九五”计划和 2010 远景目标纲要，2010 年国民生产总值比 2000 年翻一番，按照电力与国民经济同步发展考虑，到 2010 年，全国发电设备装机容量将达到 5055 万上海理工大学学士论文第 2 页MW。尽管我国电力建设取得了巨大的成就，但我国电力供应的缺口仍然很大。按 1996 年的用电情况测算，全国大约缺少装机容量 20000 MW，缺电约 800 亿度【2】。
3、人口的增长以及现代化进程使我国对电力的需求不断增加。到 1995 年底，我国人均装机容量仅为 0.181 kW，按照每人 1kKW 计（ 1995 年美国人均为 3.4 kW，俄罗斯 1.1 kW ，日本 1.2 kW）的目标，按 2050 年我国人口达到 15 亿计，则至 2050 年我国发电装机容量需达到 150 万 MW，比 1995 年净增 130 万 MW，因此，我国电力工业仍有非常巨大的发展空间。1.1.2 燃煤发电在我国电力工业发展中的地位从全世界范围来看，火力发电在电力工业中起着主导作用，在我国所占的比例更大（70%)，我国煤炭资源丰富，故以煤电为主，燃煤发电在我国电力工业中起
4、者决定性的作用。在今后几十年内，仍将保持在 6070%【3】。1995 年我国发电设备总装机容量 217224.2 MW，其中火电装机占 74%，核电占 0.97%，水电占 25.03%【4】。到2000 年全国发电设备装机容量将达到 290000 MW，其中火电218700MW，占 75%；水电 62900 MW，占 22.0%；核电 2100 MW，占 0.7%。年发电量约为 14000 亿度，其中火力发电11740 亿度，占 83.86%。到 2010 年发电设备装机容量将达到500000550000 MW，三峡全部建成，水电装机容量达到115000MW，但火电仍居主要地位。发电量达到
5、25000 亿度，上海理工大学学士论文第 3 页占 80%【5】。我国的能源资源特点决定了火电要继续发展。我国的石油和天然气储量有限，探明程度低，资源宝贵，大多要作为重要的工业原材料，不能用于发电。因此，以煤为主的能源结构在相当长的时期内难以改变。我国煤炭资源在 1990 年末保存储量达 9543 亿吨，1995 年原煤产量达 11.98 亿吨，居世界首位。据有关部门预测，2000 年原煤产量可达 14.5 亿吨左右，2010 年可达 19 亿吨左右。1995 年全国发电供热用煤 4.4 亿吨，占原煤总产量的 36.7%。到 2000 年，全国需发电供热用煤 6.3亿吨，占原煤总产量的 43.
6、4%【1】。20002010 年期间，计划新增火电机组 15 万 MW 以上，年新增用煤约 4000 万吨，占新增煤炭产量的 90% 左右（按 2010 年煤产量 19 亿吨测算）。表 1-1 为我国一次能源消费结构 【6】。表 1-1 我国一次能源消费结构（）年份 煤 石油 天然气 水电 核能及新能源1953 94.33 3.81 0.02 1.841980 72.2 20.7 3.1 4.01993 75.8 20.3 2.1 1.82000 70 19.5 3 6.02050 6070 5 5 6.0 1525从表 1-1 可以看出，在未来相当长一段时期内，燃煤发电仍是我国电力工业的主力
7、军。上海理工大学学士论文第 4 页1.2 热经济性计算与机组优化调度系统的重要性火电厂的热力系统是实现热功转换的系统。它是通过热力管道及阀门将各热力设备有机地联系起来，在各种工况下安全、经济、连续地将燃料的热能转换成电能。因而要监测电厂热经济性就要计算各种工况下热力系统的热经济指标。火电厂热力系统计算是热能动力工程的一项重要的技术工作，通过热力系统计算可求出机组和电厂准确的热经济性，其基本原理是系统的质量守恒方程和能量守恒方程。火电厂的设计、技术改造、运行优化以及对火电厂性能监测、运行偏差的分析等均需对火电厂的热力系统作详细的热平衡计算，求出热经济性指标作为决策的依据，因此，电厂的热力系统计算
8、是实现上述任务的重要技术基础，直接反映出全厂的经济效益，对电厂的节能具有重要意义。随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，电厂的负荷状况有了很大的变化，主要表现是昼夜负荷峰谷差值加大，对于一个电厂而言，可能需要在每天的不同时间之内对机组分配不同的负荷。对于大、中容量的机组更是如此。随着市场经济的深入发展，竞价上网使电厂对于机组发电的经济性越来越关心；可持续发展也要求对一次的不可再生能源进行节约。火电厂每天每时都在消耗着各种燃料，如果提高火电厂的燃料利用的效率，无疑会为国家节约大量的宝贵的一次资源。电厂通过技术改造，提高单台机组的效率，可以使单台机上海理工大学学士论文第 5 页组节约大量的燃
9、料，但是，对于一个电厂而言，通常是有许多台机组并列运行；对于一个电力系统，是有许多的电厂在运行。对于电厂，给定的负荷是要在多台机组间分配的，有时一种功率的分配方式并不能完全保证所有的机组都能够在比较经济的负荷下运行。一个电厂里的机组的容量不同，经济负荷区就有可能不同，即使是同一类型的机组，各自的效率也会有差别，把负荷优先分配给效率高的大容量的机组似乎是一种经济的分配方式。但是通过分析可以知道，这样分配负荷并不一定最经济。通过对电厂的运行记录进行分析，可以知道，并不是增加高效率的机组的负荷和减少效率低的机组的负荷就会使电厂总的供电煤耗最少。通常，提高高效率机组的负荷能节约燃料的话，降低低效率的机
10、组的负荷可能会浪费更多的燃料，如果分配不当的话有可能使浪费的燃料反而多于节约的燃料。随着当前计算机技术、控制技术、系统软件等高新技术的迅速发展，电厂的技术水平不断提高，国外电厂基本上已装备了 DCS 系统，具有在线实时机组热经济分析和优化运行监控等功能。采用这一技术的关键之一是机组热经济分析和优化软件。然而，杭州半山发电有限公司目前还没有装备 DCS系统，也没有发电部、值长和生产技术部等都需要的热经济性分析和负荷调度、（热效率、热耗以及汽耗计算等）软件，以及在 WINDOWS 平台上运行的水和水蒸汽性质计算软件。为了提高机组运行水平和经济效益，配合 4 号机的改造和上脱硫设备，在半山发电有限公司的支持下，我们开发了上海理工大学学士论文第 6 页125MW 机组热经济性分析和负荷优化调度软件。该软件包括基于最新的国际水和水蒸汽热力性质公式 IAPWSIF97 的水和水蒸汽热力性质计算软件、在此基础上发展的根据 ASME PTC6 汽轮机热力性能试验规程的 125MW 汽轮机热力性能计算软件和能用于 2 台 125MW 机组间最佳负荷分配的软件。目前此软件已交付杭州半山发电厂使用，且反映良好。
