火力發(fā)電廠低負(fù)荷調(diào)峰控制技術(shù)研究

文_李曉東 朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1 火力發(fā)電廠低負(fù)荷調(diào)峰控制技術(shù)

在火力發(fā)電廠調(diào)峰時(shí)，最低負(fù)荷取決于最低穩(wěn)燃負(fù)荷，而最低穩(wěn)燃負(fù)荷由燃燒條件決定，因此，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，最低穩(wěn)燃負(fù)荷受多種因素影響。基于此，本文設(shè)計(jì)了火力發(fā)電廠能量數(shù)學(xué)模型，分析其實(shí)際產(chǎn)出，并作為調(diào)峰控制的基礎(chǔ)，對(duì)火力發(fā)電廠運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。

首先，構(gòu)建火力發(fā)電廠能量模型

其中Q—供電過(guò)程中的能量消耗量；Pe—供電功率；q—機(jī)組熱耗率；EQ、Ep—鍋爐和管道的熱效率。

根據(jù)反平衡試驗(yàn)結(jié)果，得到供電能量消耗量與供電功率之間的關(guān)系，并根據(jù)通過(guò)變負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果，得到不同發(fā)電功率下的熱效率、熱耗率，可以得到

其中Q-供電過(guò)程中的能量消耗量；f-電荷量；Pe-供電功率；q-機(jī)組熱耗率。

此時(shí)，能量消耗量與供電功率之間的關(guān)系，是在對(duì)應(yīng)的參數(shù)狀態(tài)下得到的。在實(shí)際發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中，但這些參數(shù)以及狀態(tài)并非定值，因此，需要對(duì)其進(jìn)行確定，因此，本文分析了發(fā)電廠的循環(huán)水運(yùn)行方式以及對(duì)應(yīng)的功率消耗，以此提高對(duì)火力發(fā)電廠能量消耗量的計(jì)算精度。

1.2 循環(huán)水運(yùn)行方式確定

確定火力發(fā)電廠運(yùn)行方式之前，首先，要確定在循環(huán)過(guò)程中，發(fā)電廠機(jī)電功率的增加值與循環(huán)水功率消耗的增加值之間的最大差，即：

其中 ΔPt—發(fā)電廠電功率的增加值，ΔPp—循環(huán)水功率消耗的增加值。當(dāng)存在時(shí)，則達(dá)到最佳循環(huán)水運(yùn)行方式，此時(shí)的排汽壓力、真空為最佳值。

循環(huán)水本身的功率消耗也不容忽視，因此，本文引入循環(huán)水的功率消耗，則發(fā)電廠最低負(fù)荷時(shí)的最佳真空可以表示為：

其中Se—未被利用的電能資源；Sw—循環(huán)水功率消耗。

在此基礎(chǔ)上，在對(duì)火電廠內(nèi)的實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行確定，并分析在最佳循環(huán)水運(yùn)行方式下，真空達(dá)到最佳值時(shí)，循環(huán)水的功率消耗情況，為更加有效地提高火電廠的運(yùn)行效率提供保障。

1.3 循環(huán)水功率消耗確定

在火力發(fā)電廠調(diào)峰時(shí)，機(jī)組負(fù)荷偏離其額定負(fù)荷的一個(gè)主要原因，為循環(huán)水的功率消耗，因此，準(zhǔn)確計(jì)算循環(huán)水功率消耗，是減少發(fā)電廠用電率，降低功率消耗的有效手段。通過(guò)上文分析，確定了最佳真空運(yùn)行方式，在上述循環(huán)水運(yùn)行方式下，循環(huán)水消耗功率可以表示為：

其中 (DS—循環(huán)水流量。

在此條件下，即可對(duì)火力發(fā)電廠的能量消耗模型建立約束條件，并以此對(duì)其進(jìn)行低功率調(diào)峰控制。

1.4 調(diào)峰控制實(shí)現(xiàn)

在上述運(yùn)行條件的基礎(chǔ)上，本文以電廠內(nèi)的負(fù)荷分配為基礎(chǔ)，建立負(fù)荷分配的目標(biāo)函數(shù)：

負(fù)荷約束條件為

其中P—發(fā)電廠的最低負(fù)荷；Pmin—發(fā)電廠穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)荷下限；Pmax—發(fā)電廠穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)荷上限。

以此為基礎(chǔ)，在約束條件下，求出模型的輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠進(jìn)行低負(fù)荷調(diào)峰控制。其整體流程圖如圖1所示。

圖1 電廠低負(fù)荷調(diào)峰控制流程圖

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

為測(cè)試本文所提出的調(diào)峰技術(shù)的性能，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。同時(shí)，為測(cè)試結(jié)果的可靠性，本文分別采用機(jī)組組合的梯級(jí)水電站跨省區(qū)多電網(wǎng)調(diào)峰優(yōu)化調(diào)度方法和基于虛擬發(fā)電廠理論的雙側(cè)調(diào)峰多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)峰方法同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。

2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)選用某火力發(fā)電廠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其機(jī)組型高為800WM的冷空機(jī)組，鍋爐型號(hào)為HB10/HG36.5，屬于超臨界壓力直流鍋爐，全鋼架構(gòu)造，鍋爐包含106個(gè)吹灰器、其中，爐膛式56個(gè)，長(zhǎng)伸縮式36個(gè)，半伸縮式14個(gè)，以及1個(gè)溫度探針。其燃燒方式為對(duì)沖旋流方式，在其內(nèi)部，以內(nèi)置式啟動(dòng)分離器作為汽水雙流程的分界，其分界標(biāo)準(zhǔn)為負(fù)荷強(qiáng)度為30%。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分別采用3種方法對(duì)電廠的低負(fù)荷峰值進(jìn)行調(diào)控，各自實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1天，對(duì)比不同用電需求下，3種方法的控制結(jié)果，具體如表1所示。

從表1中可以看出，對(duì)比3種方法，本文方法的調(diào)控下的電廠電能，在滿足用電需求的基礎(chǔ)上，其輸出值的差異始終在用電總量的10%以內(nèi)，具有較好的調(diào)峰效果。這主要是因?yàn)樗岱椒▽?shí)現(xiàn)對(duì)用電量的準(zhǔn)確分析，以此為基礎(chǔ)對(duì)電能產(chǎn)出進(jìn)行有效控制，降低用電峰值與低谷引起的電能浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)有效調(diào)峰。

表1 不同調(diào)峰方法的控制結(jié)果

在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)比了不同調(diào)控方法下，1天時(shí)間內(nèi)，用電需求與電廠產(chǎn)能的差異，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同調(diào)峰方法下的電能產(chǎn)出利用率

從圖2中可以看出，在24小時(shí)的電廠電能利用率中，本文方法的利用率基本穩(wěn)定在90%以上，在23：00～6：00時(shí)間段，為用電較低階段，本文方法的電能利用率依然較高，表明低負(fù)荷調(diào)峰技術(shù)起到了明顯作用，對(duì)于電廠的電能輸出具有良好的控制效果。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著對(duì)電能的使用及要求的逐漸提高，短時(shí)間內(nèi)用電量也呈現(xiàn)出較大差異，火力發(fā)電廠的調(diào)峰控制就顯得尤為重要。本文提出的火力發(fā)電廠低負(fù)荷調(diào)峰控制技術(shù)研究，在滿足用電需求的基礎(chǔ)上，降低無(wú)效負(fù)荷，提高了輸出電能的利用率，對(duì)于火力發(fā)電廠相關(guān)工作的開(kāi)展具有一定的參考價(jià)值。