(华能大庆热电有限公司 黑龙江大庆 163712)
摘要：在过去,中国大部分电力企业没有给予足够的关注的峰值负载调节电网,导致中国电力规划的发展只能按照其最大负荷增长需求进行添加安装,为了满足峰值负载的要求规定,不得不增加峰值负载调节电源的成本。这种情况直接导致相应的发电设备利用率开始大幅下降，而由于还本付息导致其电价开始飙升。虽然整个过程有效地促进了安装水平的提高，但电网的调峰情况仍不乐观，往往会导致负荷突然出现峰值，且由于预测距离较宽，导致电网出现限电行为。因此，有必要对火电厂汽轮机组调峰问题进行深入研究，不断探索该类机组的调峰能力。该工作的开展对汽轮机机组调峰运行优化具有重要意义。
关键词：300MW汽轮机组；变负荷调峰；定压运行；
我国社会经济发展迅速，整个过程中多个行业的产业结构开始整顿，间接的在用电方面的需求开始产生了较为明显的转变，用电的比例开始不断增大，因此电厂运行的经济性问题成为当下亟待解决的问题。我国具有相当一部分的火电厂，为了能够真正促使火电厂的运行满足经济性的要求，就必须采取相应的内部机组调峰方式进行优化调整。主要针对300MW火电厂中汽轮机组变负荷调峰运行状况进行思考，结合实际的状况，提出在电厂机组负荷产生问题时，通过对负荷变化实际及趋势来找出火电厂汽轮机组调峰运行的优化方式，期望能够以此来实现火电厂汽轮机组蝙蝠和调峰的经济性目的。
一、分析我国火电厂机组主要调峰运行方式
1.两班制运行方式分析。这种运行的方式主要是指内部机组结合电网逐渐变化负荷曲线情况，来进行分配的一种轮班规律。通常在白天正常运行，而在夜间由于电网负荷处于低谷而不得不停机6至8小时，直到次日清晨启动，并促使机组重新并网。这种运行方式的优势主要在于机组的可调出力比较大，能够有效的达到100%机组最大负荷，具有非常明显的电网负荷调节效果。但是，实际的操作过程比较复杂，而且主、辅机的启停也非常频繁，通常会对设备的寿命造成极为明显的影响。并且在启动极热态时，对于参数设置的要求也变得非常严格，导致相关操作人员控制难度增大，不安全因素大幅度提升。
2.低负荷运行方式分析。这种运行的方式主要是采取对机组运行负荷加以改变的方式，以此来促使其真正符合系统调峰所需的运行方式。这种调峰方式相对来说比较传统，主要是为了能够增加可调出力，从而促使机组能够保持在最低符合的条件下正常运行。不过，其影响调峰最低符合的主要安全因素还是锅炉本身的最低稳燃负荷所致。
3.少气无功运行方式分析。此种方式具体是在夜晚电网负荷处于低谷阶段，直接将机组内的负荷调至零，但其中不和电网解列，以此来充分的吸收少量的电网功率，最终促使机组能够始终处在额定转速旋转热备所采用的无功状态当中。此种调峰方式采用具体源于前苏联方面的研究，在我国北方地区也经过了一系列的试验，因此对其所作出的研究仍然处于探索阶段。不过，这种方式和两班制的调峰幅度大致相同，但是在能耗方面要普遍偏高，因此真正采用的相对较少。
二、汽轮机调峰运行特性
采用滑压调节方式进行汽轮机调峰时,主蒸汽压力和流量、再热蒸汽压力等随之降低,主蒸汽温度、再热蒸汽温度基本保持不变,各级抽汽压力、温度、抽气量及流经加热器的给水流量都要变化,与汽机总进汽同向增减,但不是正比。与此同时,回热系统中的辅助设备运行工况又会影响到主机的运行参数,应对主辅机滑压运行变动工况特性进行综合分析。
1.汽轮机变工况特性分析。汽轮机的变工况热力计算有简单变工况计算和详细变工况计算之分。详细计算方法又分为模拟级法、速度三角形法、逐级计算方法、顺序计算方法。采用通用性最强的简单变工况分析。在机组变工况运行时,整机通流部分可分为调节级、中间级组和末级几个部分。当滑压运行时,调节阀门全开组不随负荷变化而变化,调节级可看作包含在中间级组内。凝汽式机组变工况时,根据弗留格尔公式,主蒸汽流量和初压的关系为：
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式中，p01为变动工况时的初压；p0为设计工况时的初压；D0为设计工况时的主蒸汽流量；T01为变动工况时的初温；T0为设计工况时的初温。设计工况下的主蒸汽压力和初压为定值,滑压运行初温基本不变,所以得到主蒸汽流量是初压的线性函数。根据凝汽式机组变工况特性,中间级组可以认为焓降不变、效率不变。中间级组的功率：
Pm=D01·ΔHtl·μtl
式中，D01为变工况时主蒸汽流量；ΔHtl为变工况时中间级组理想焓降；μtl为变动工况时中间级组效率。由此看出滑压运行时,中间级组(包括调节级)的功率主要是蒸汽初压的函数,与其他参数关系不大,而末级功率主要取决于流量(主要为蒸汽初压的函数)、真空(循环水进口温度的函数)湿气损失和末级余速损失的变化,即末级功率主要为蒸汽初压的函数和循环水入口的函数。已知机组负荷和排气压力Pc,给定排汽焓初值hc,调用级的变工况计算模块,从末级计算到中压缸最前一级,判断该级温度是否等于再热蒸汽温度tcr,通过调整排汽焓hc,满足精度要求
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,同时计算出再热蒸汽压力pzr。由再热蒸汽压力pzr及再热蒸汽压损系数ξ,计算高压缸排汽压力ph。同样假定高压缸排汽初焓hh,调用级的变工况计算模块,从高压缸末级计算到主蒸汽压力温度t0,直至满足精度要求
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。通过整机的变工况热力计算,计算出机组滑压运行不同负荷下主蒸汽压力、各级抽汽口压力温度的值。
2.凝汽器运行特性。凝汽器是循环水系统发电厂的主要辅助设备。一般认为提高真空能增加蒸汽做功的理想焓降,减少循环水带走热量,进而提高汽轮机的热效率,但与此同时循环水泵的耗功也增加了。凝汽器的特性计算为：
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式中，tw1为循环水入口温度；Δt为循环水温升；δt为传热端差；hc-hc'为1kg排汽在凝汽器中的凝结放热量；Gw为循环水流量；Dc为进入凝汽器的排气流量；K为平均传热系数；FC为凝汽器传热面积；tc为对应的饱和压力,即凝汽器真空。
3.给水泵运行特性。给水泵耗功计算公式：
Pmp=(Pmp0－pmpi)·Gmp·Vmp
式中，Pmp0、pmpi分别为给水泵进出口压力；Gmp为给水流量；Vmp为给水比容。如果采用汽动给水泵,则带动给水泵的小汽轮机功率为：
Pfw=Gfw(hfw1－hfw2)·ηfw1
式中，hfw1、hfw2分别为小汽轮机进汽和排汽理想焓；Gfw为小汽轮机进汽流量；ηfwi为小汽轮机相对内效率。假定给水泵效率为ηmp，则小汽轮机进汽流量为:
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若采用电动给水泵，则带动水泵的电机耗功为:
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式中，Δp1为前置泵扬程；Δp2为主给水泵扬程；ηe为电动机效率；η0为液力耦合器效率。
三、确定汽轮机初压
汽轮机初压优化数学模型的建立。以实际电功率与计划调度负荷之差最小为优化目标,对汽轮机通流部分特性,凝汽器特性,给水泵运行特性和回热系统计算作为最优化约束条件,优化确定滑压运行时汽轮机组的蒸汽初压是一个复杂的数学模型。优化问题是一个复杂的有约束非线性优化问题，实现将数值进行处理和简化，把汽轮机通流部分的变工况计算结果、凝汽器特性的计算结果、给水泵特性、循环水泵特性进行曲线拟合。然后利用线性最优化方法对非线性问题进行线性逼近求解。
总之，随着电网容量的不断增大，电网负荷的峰谷差的越来越大，仅用小机组调峰已不能满足需要，势必要求200MW及以上机组参与调峰。机组参与调峰后，由于启停频繁或大幅度变动负荷，不可避免地要承受剧烈的温度变化和热交变应力，使用寿命缩短。如何采取合理的调峰方式，并研究其经济性、安全性和可行性是很必要的。
参考文献：
[1]赵鹏.火电厂300MW汽轮机组变负荷调峰运行方式探讨.2018.
[2]黄平军.基于火电厂300MW汽轮机组变负荷调峰运行方式.2019.