摘要：本文先介绍供热机组的类型，再阐述供热机组电热负荷优化分配的原则，最后结合案例探讨供热机组间的运行方式优化和调峰性能。
关键词：供热机组；电热负荷；优化运行；电网调峰
1 供热机组的类型
大量不同的类型的供热机组存在于各电网中，主要包括背压机组、抽背机组、抽凝机组、双抽机组和低真空运行的纯凝机组，机组容量由原来的中小容量、中低参数发展为以 300MW机组为主力的高参数、大容量机组。制造厂专门设计制造的机组和在大型纯凝机组的基础上改造而成的机组是大型供热机组的来源。
机组抽汽后，对外供热的方式也不一样的：（1）机组抽汽供厂内热网加热站，加热站对热网供热水；（2）机组抽汽经减温减压后，直接供热网；（3）机组抽汽直接供热网。根据外部热负荷所要求供热参数的不同，即便相同容量的机组，它们改造细节也是有不相同的。
2 供热机组电热负荷优化分配的原则
2.1 电热负荷分配的原则
根据机组微增热耗率的大小，按照从小到大的顺序依次接带电负荷，是供热机组间电负荷分配的原则。机组间热荷分配的原则，是根据供热机组间供热抽汽热值系数ξ的大小，接带热负荷按照从小到大的顺序。
式中，为供热抽汽热值系数是ξ；供热抽汽做功不足系数是Y；Io是主蒸汽焓值，kJ/kg；给水焓值是Ig，kJ/kg；抽汽供热焓值Ir，kJ/kg；Ih是回水焓值，kJ/kg。
当热负荷较小时，结合机组实际运行情况，在遵循上面负荷分配原则的前提下，维持机组总的电负荷出力不变，真空较高机组的抽汽量适当降低，把抽汽热负荷移至真空状况不佳的机组上。当热负荷小到一定程度，用调整凝汽器冷却水流量不能保持机组真空正常值时，可使真空情况较差机组的电负荷出力适当降低，使真空状况较好机组的电负荷出力提高，也可把真空情况较好的机组由抽凝方式切换为凝汽方式运行[1]。
2.2 供热机组与纯凝汽机组并列运行
机组热化发电量在总发电量中所占比例的大小，即热化发电比 X的大小主要决定供热机组的经济性。
式中，热化发电比是X；供热机组的热化发电量为Wh，kW•h；供热机组总发电量为W，kW• h。
X值越大，也就是热化发电量占总发电量的比例大，供热机组的热经济性更好。一般情况下，同参数供热机组相比凝汽机组，只有当X>13% ～ 15%时，供热机组才比凝汽机组经济。所以，供热机组在热负荷较小时，为使机组不在偏离设计工况也就是X值偏小的情况下运行，可把运行的某台微增热耗率较小的供热机组的方式切换为纯凝方式，并且由凝汽机组来承担全厂电负荷的变化，这样可以增大运行的其它供热机组抽汽量，从而使系统的经济性和机组参和电网调峰的灵活性提高。
2.3 供热抽汽参数相匹配的大小容量机组并列运行
大容量机组的热耗率低、热效率高，小容量机组的高热耗率、低热效率。供热抽汽参数相匹配的大小容量机组并列运行，由小容量的机组带热负荷，大容量机组带电负荷，在一定程度上对大机组的运行条件进行了改善，由电网完全调度运行大机组；如果给定的电、热负荷都在大机组能力范围以内，全部热负荷则由大容量机组带，小容量机组带电负荷并完全由电网调度运行，使电网调峰的灵活性增加[2]。
3 供热机组间的运行方式优化与调峰性能
3.1 供热机组间的运行方式优化
供热机组间电热负荷的经济调度与优化运行，一般方法是根据不同供热机组的特性方程，列出矩阵，给出边界条件，进行求解根据一定的方法，求解方法主要有：混合整数线性规划法、混合整数非线性规划法。最近研究人员又提出了几种近代优化算法，例如模拟退火算法、进化规划法、遗传算法等。因为特殊的供热式汽轮机结构，影响热力特性的因素不少，热力试验又很复杂，所以大部分热电厂对供热机组没有做过完整的热力试验，所以都是根据设计数据列出它的特性方程。本文根据机组实际运行与热力试验数据，探讨一定的电、热负荷下，供热机组间的电热负荷分配和优化运行方式。表2列出几个电厂不同供热机组的经济指标。
从表2可以看出，电厂1 的两台 145MW机组是带有旋转隔板的可调节抽汽机组，两台机组之间，存在较大的经济指标，在相同的电热负荷条件下，5号机组的热耗率比 4号机组高得多，5号机组的供电煤耗比 4 号机组高约 10g/（kW•h），两台机组纯凝工况的热耗率差别并不是很大。39t/h是机组额定抽汽量，最大抽汽是150t/h，所以在热网负荷小于150t/h时的时候，应该由4号机组优先带全部供热负荷，5号机组纯凝方式运行并参与电网调峰。
电厂2有76MW与 145MW供热机组各两台，都是带有旋转隔板的可调整抽汽供热机组，170t/h 是76MW机组的额定抽汽流量，230t/h是最大抽汽量；50t/h 是145MW机组的额定抽汽流量，最大抽汽量为180t/h。再热机组比非再热机组的经济指标好，所以在热网负荷小于 460t/h的时候，应该由76MW机组优先带全部供热负荷，两台145M机组纯凝方式运行并参与电网调峰。在相同的电热负荷条件下，可以节煤约 30g/（kW•h）[3]。
3.2 供热机组的调峰性能
供热机组在冬季采暖季节，供热工况运行的时候，会缩小最大电负荷与最小电负荷的差距，对于涌现大量供热机组的电网，当电负荷处于低谷的时候，供热机组的电负荷调节范围对电网的经济调度与安全运行会有影响。对于存在多种容量、多种供热形式供热机组的电厂，可以对机组间的电热负荷分配进行优化，热负荷在一定范围之内，确定优先带热负荷的机组，其它机组纯凝汽方式运行并参与电网调峰。
对热负荷在一天中的变化趋势进行了解，也有利于调整供热机组进行电负荷。按照电厂供热站记录的热负荷变化趋势，一天中热负荷的变化和电负荷的变化具有很大程度上的同步性，这给供热机组参与电网调峰带来可能。同时集中供热系统本身具有巨大的蓄热能力，也就是“热惯性”，所以一天中某一时段供热量的改变影响到的室温并不是很明显。如果对这种特性进行利用，通过研究包括热网和建筑物在内的集中供热系统热动态特性的，获得小时级而不是以天为单位的采暖建筑物室温与热网供热量、外温之间的关系，则控制室温在允许的范围内的前提下，可以对一天中不同时段的热网供热量和供热机组的电负荷进行改变，从而实现供热机组参与电网调峰[4]。
结语
通过对供热机组的类型的介绍，再阐述供热机组电热负荷优化分配的原则，最后结合案例探讨供热机组间的运行方式优化和调峰性能。
参考文献：
[1]大型凝汽机组改造成供热机组的最佳途径[J].节能.2016（11）
[2]孙轶卿.不同抽汽参数下的供热机组节能分析[J].中国新技术新产品.2015（23）
[3]张德明.31-6型汽轮机组改成抽汽供热机组[J].华东电力.1991（04）
[4]马呈霞，张丽娟，张世才，郭涛，杨新华.300MW纯凝机组改造为供热机组的控制研究及应用[J].中国电力.2009（02）
论文作者:杨泰嘉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：机组论文; 负荷论文; 电网论文; 电热论文; 方式论文; 汽机论文; 分配论文; 《电力设备》2018年第24期论文;