电工杯数学建模大赛真题

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1、B题：锅炉的优化运行问题锅炉是火力发电厂的关键设备之一，其效率直接影响电厂的经济性。在现代电站中，反映锅炉运行状况好坏的主要性能指标是锅炉效率。按照中华人民共和国国家标准的电站性能试验规程（GBPTC），电厂锅炉采用反平衡计算锅炉效率，即：，％（1）式中分别表示有效利用热、排烟热损失、化学不（或可燃气体未）完全燃烧热损失、机械（或固体）不完全燃烧热损失、散热损失和灰渣物理热损失。促进锅炉节能降耗的重要手段之一是对锅炉机组热力系统进行在线监测与分析，进而优化其运行参数。锅炉的运行是一个涉及化学反应、传热传质的复杂过程，影响参数众多，主要包括煤质参数、运行参数

2、、设备状况和运行环境等。目前，在国内常常利用在线监测数据进行偏差（或耗差）分析，来提高锅炉运行的经济性。但由于无法进行煤质和灰渣含碳量的在线分析，现在还做不到锅炉效率的在线监测，这给锅炉的运行优化带来很大困难。在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为过量空气量，过量空气系数是指实际空气量与理论空气量之比。过量空气系数直接影响排烟热损失、化学不（或可燃气体未）完全燃烧热损失、机械（或固体）不完全燃烧热损失（如图1）。可见，当炉膛出口过量空气系数增加时，先减少后增加，有一个最小值，与此最小值对应的空气系数称为最佳过

3、量空气系数。以300MW锅炉为例进行分析（锅炉参数见附录1）。由于过量空气系数对化学不完全燃烧热损失影响较小，故可视为常数处理。附录2给出了实测飞灰含碳量与过量空气系数的关系。图1过量空气系数与热损失的关系曲线请对以下问题进行研究：1．确定锅炉运行的最佳过量空气系数；2．给出锅炉效率与过量空气系数的关系；3．研究锅炉的运行参数对锅炉效率的影响；4．探讨锅炉的优化运行方法。附录1：锅炉运行主要参数数值名称符号单位计算公式及数据结果碳含量%62.61%氢含量%3.62%硫含量%1.08%氧含量%7.21%氮含量%0.68%无机物水分%10.10%灰分%14.7

4、0%应用基高位发热量KJ/kg25020机组负荷MW298245.3215.8192.3烟气含氧量%实测数据平均值5.215.085.886.84主汽流量Dt/h实测数据平均值845.2681.6599.3547.8排烟温度℃实测数据平均值137.76134.08126.21123.15过热蒸汽压力MPa16.9过热蒸汽温度℃541给水温度℃279试验期间平均耗量Kg/h实测数据平均值129357过热蒸汽量Kg/h实测数据平均值1074705过热蒸汽压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值16.3过热蒸汽温度℃实测数据平均值539.3再热蒸汽入口压力（绝对压力

5、）Mpa实测数据平均值3.9再热蒸汽入口温度℃实测数据平均值338.5再热蒸汽入口流量Kg/h实测数据平均值891191再热蒸汽出口压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值3.7再热蒸汽出口温度℃实测数据平均值538.7再热蒸汽出口流量Kg/h实测数据平均值928475再热蒸汽减温水压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值7.7再热蒸汽减温水温度℃实测数据平均值169.4再热蒸汽减温水流量Kg/h=928475-89119137284锅炉给水压力（绝对压力）Mpa实测数据平均值18.4锅炉给水温度℃实测数据平均值276.4给水流量Kg/h实测数据平均值107478

6、5炉底灰渣可燃物%取样分析值2炉底排渣率生产长和验收单位商定0.1空气预热器出口烟气中二氧化碳含量%烟气分析数据平均值13.05环境温度℃实测数据平均值20附录2：实验得到炉膛出口飞灰含碳量与过量空气系数数据1.11.151.21.251.31.351.41.451.5/%5.905.104.754.64.554.504.454.434.50A题：风电功率波动特性的分析——从一个风电场入手东北电力大学微通电力系统研究室随着资源环境约束的日趋严苛，以化石能源为主的能源发展模式必须根本转变。近年来，可再生能源开发的热潮遍及全球。我国已经规划了8个千万kW级的大

7、型风电基地。截至2012年底，我国风电装机容量已超过7000万kW，居世界第1位。预计2020年全国风电装机容量将超过2.0亿kW。风力发电不消耗任何燃料，可谓清洁能源；风力来源于大气运动，不会因为开发风电而枯竭，是一种可再生能源。风电机组发出的功率主要与风速有关。由于风的不确定性、间歇性以及风电场内各机组间尾流的影响，使得风力发电机不能像常规发电机组那样根据对电能的需求来确定发电。大规模风电基地通常需接入电网来实现风电功率的传输与消纳。风电功率的随机波动被认为是对电网带来不利影响的主要因素。研究风电功率的波动特性，不论对改善风电预测精度还是克服风电接入对

8、电网的不利影响都有重要意义。风电场通常有几十台、上百台风电机组。大