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1、对供热汽轮机组热电负荷分配优化问题的思考 陈禄吉林省珲春市大唐珲春发电厂 摘 要：针对有多台机组并列运行的热电厂而言，在保证调度电、热负荷的条件下， 对如何在全厂多台机组间进行熟、电负荷分配，同时这样的分配方法与对应的各个单元 机组的热电负荷分配是否为最佳存在的联系及其矛盾等问题，作者提出自己的看法，望 和同行专家们交流、探讨。 关键词：供热汽轮机组；电热负荷分配；优化 1 引言 对有多台并列机组运行的热电厂而言，为了节约能源、提高全厂经济效益，热电负荷 的最佳分配问题是摆在管理及运行人员面前一个很重要的课题，在优化完善的过程中， 存在着诸如合理调度与单元机组本身及其全厂多机组间热经济性的协调
2、问题，笔者认 为：目前在这三个的协调上存在矛盾，三者的实质就是研究模型的不断扩大，即从局部考 虑问题转向整体考虑问题而存在的个体与整体矛盾等，它也代表了热电联产事业不断向 前发展的思路，本文就思考的这些问题和同仁们交流。 2 热电负荷优化分配的计算方法 对热电厂能量的分配既要反映电、热两产品的品味不同，又要反映在热电联产过程 中的技术完善程度，为国家节约能源，促进热化事业的发展。 2 1 单元机组模型热电负荷分配概述 众所周知，对单元机组总热耗量( 热电负荷) 的分配方法有很多，各有其合理性和局 限性，比较常见的有热量法、实际焓降法、净效益法、做功能力法等等。 2 1 1 热量法 汽轮机组的蒸
3、汽流先在汽轮机内做功，然后部分( 或者全部) 汽流再对外供热，与纯 凝机组相比，减少了冷源损失，应是节约燃料。按照热量法进行分配时，问题是：不论供 热参数高低，均作为分产供热方式来处理，只得到以电站锅炉搞效率代替效率低的小锅 炉的集中供热的好处，所以该方法仅仅是以热力学第一定律为基础，没有反映热、电两种 产品的不等价、也没有反映供热参数品位的差异，因而不能调动热用户降低热蒸汽参数 的积极性，也不能调动电厂内部热功转化的积极性，以至于浪费国家能源。 2 1 2 实际焓降法 一】8 6 该方法是把联产汽流的耗热量，按照联产供热汽流在汽轮机中的实际焓降不足，与 新汽实际焓降之比来分配总热耗量的，联产
4、汽流完全没有冷源损失而节约燃料的热经济 效益，好处全归供热方面，不能客观反映本质。 2 1 3 净效益法 联产汽流在汽轮机内的实际焓降不足，为维持功率一定，需要增加凝气流量，由此得 到的净效益分摊到供热、发电两个方面，该方法存在局限性。 2 1 4 做功能力法 它按照联产供热蒸汽与新汽的最大做功能力的比例来进行分配，以热力学第二定律 为依据，将热电联产热经济效益分配到热、电两种产品中。实际上，汽轮机的排汽温度和 环境温度相差很小，以此分配的效果和实际焓降法接近，热电联产的节能好处，大部分仍 归供热方面，发电方面分摊的好处，还不足补偿因汽轮机绝对内效率偏低而多耗的热量， 致使发电方面的煤耗高于电
5、力系统中代替纯凝机组的煤耗率，电厂不能接受这样的分配 方法。 以上方法对机组的热电负荷最佳分配，显然研究的对象是仅仅针对单元机组这样的 模型，对有多台机组并列运行的热电厂是不是实用，对有多台机组，为了保证供热、供电， 热、电怎么进行机组间的分配，单元机组电、热分配最佳不等于全厂为分配就最佳，进一 步讲，随着热电联产事业的发展，我们还要考虑在一个调度地区内的总体分配是不是最 佳，把研究模型再扩大化，这样，原来的指导理论必然存在问题，需要不断地调整修正。 但是，研究全厂( 或者更大对象) 分配最佳的基础必须是对单元机组的分配达到必要的深 度，切实具有节能效果，这都是在不断发展的课题。 2 2 多机
6、组间热电负荷分配概述 多机组间的热电负荷优化分配就是在发电厂在一定的外界热电负荷情况下，以并列 机组供电煤耗率最小为目标函数，通过优化计算，确定厂内各台机组应带最佳热电负荷。 目前国内大部分热电厂的监测系统中仅仅是对生产过程的原始数据进行监测，而具 有经济性能计算的也是停留在初步水平上，个别电厂进行对热电负荷优化分配的探索， 还没有真正形成对多台机组最佳分配的深入应用。 2 2 1 传统热电负荷分配方法等微增法存在的问题 常用的等微增方法要求机组的性能曲线必须连续上凹，曲线光滑无拐点，而实际的 工况曲线并非光滑，也不一定是上凹，多机组间热电负荷的分配不能用等微增的方法来 解决，所以该方法很难在
7、实际生产中得到广泛应用。 2 2 2 “逐点法”分配热电负荷特点分析 该方法是基于等微增方法在实际生产中未得到有效应用而提出的一种对热电负荷 分配数学模型的研究方法。对现场的有关数据进行采集，在此基础上进行机组的性能计 算、节能分析、进行热电负荷分配的优化计算等。 在计算方法上首先确定参与优化分配机组的性能曲线及其相关煤耗曲线，并根据现 一】8 7 场实际确定每台机组的边界条件等，在此基础上对给定的电负荷和热负荷应用“逐点法” 进行分配，该方法的核心思想是在单利生产中，多台机组的热电负荷调整并非是数学中 的连续概念，而是有间隔的。间隔的存在导致各台机组负荷调整方案的有限化，即总方 案数目是可数
8、的，假定为X 。这X 种方案应包括在边界条件下满足条件的所有运行方 案，电力生产某一段时间的运行方式只是这X 种方案中的1 种。 2 2 3 主要计算式 按照规定的间隔逐点确定总的分配方案，对每一种方案分别计算其对应的单台机组 煤耗和发电厂总的煤耗。在计算的过程中，主要应用汽轮发电机组热耗率的计算公式q O 如下s n G 。h 。一G 1 l 墅+ G 旃6 一G 。h g G ( 垃一h a , ) 吣。 M 其中：G O 、h o 为主蒸汽流量、主蒸汽焓；G g s 、h g s 为给水流量、给水焓；G b 、h b 为补给 水流量、补水焓；G g 、h g 为工业抽汽流量、工业抽汽焓；
9、G c 、h c 为采暖抽汽量、采暖抽汽 焓；h c h 为采暖抽汽疏水焓；N d 为发电机端功率。 在这些方案中以全厂煤耗最小为目标函数进行优选，找到最佳分配方案。热力系统 主要参数变化及其偏差分析折算到对煤耗的影响比例。主要有：主蒸汽压力、温度、排汽 压力、给水温度、高加端差、凝汽器端差等，在一定时间内给定的电负荷和热负荷，在同时 满足的条件下，寻求多台机组发电热耗率最小的目标函数。 3 单元机组最佳分配与多台机组最佳分配的关系 接受来自调度的指令，在有限元的一定的时间段内，需要全厂机组供给电负荷Q e 和 热负荷Q h ，本文以全厂两台机组为例说明，如下图所示： Q eQ h 其中；Q
10、e ：来自调度电负荷；Q h ：来自调度热负荷；Q e l ：分配到# 1 机组的电负荷份 额；Q h l ：分配到# 1 机组的热负荷份额；Q e 2 ：分配到# 2 机组的电负荷份额；Q h 2 ：分配到 # 2 机组的热负荷份额。 按照多台机组间电热负荷的分配方法，无论是等微增法还是“逐点法”等，# 1 机组的 一1 8 8 电、热负荷即为：Q e l Q h l ；# 2 机组的电、热负荷即为：Q e 2 、Q h 2 ；这是从全厂负荷分配的 角度来考虑的。从另一个角度来说：由此得到的# 1 ( 或者# 2 ) 机组的电负荷Q e l ( Q e 2 ) 与热负荷Q h l ( Q h
11、 2 ) 是否为该单元机组的最佳分配数值，这都很值得怀疑；都可能存在着 局部和整体的联系和矛盾，究竟按照单元机组的哪种方法进行衡量和进行评价，而且，目 前还没有一种很完善的、在行业内可以普遍接受的、能本质性的反映问题的方法，都是必 须面对的问题。上述中的单元机组的分配方法各有合理性和局限性；同理，多台机组间 的负荷分配也有合理和局限性。这都给热电厂推行经济性措施造成困难。两个方面的 理论只有同步协调发展，才能更好的完善和促使热电联产热化事业的发展。 4 结论 经以上的分析和讨论，我们可以得出如下结论： ( 1 ) 单元机组热电负荷分配、多台机组间热电负荷分配发展代表了热电联产事业发 展的优化思
12、路，体现了从局部考虑问题逐步转向整体考虑问题的模式和科技水平。 ( 2 ) 两者相符相成，互促发展。按照多台机组的分配方法来得到单元机组的电热分 配的数值，进而来完善单元机组分配的理论指导；通过各个单元机组的分配，反过来来验 证总的负荷要求是否成立，进而完善多台机组间的分配理论。 ( 3 ) 从理论上探讨其合理分配，仍然是发展热化事业中急需解决的理论课题之一。 参考文献 1 3 郑体宽热力发电厂北京：中国电力出版社，1 9 9 9 2 魏豪等供热汽轮机组热电负荷优化分配系统的开发与应用吉林电力，2 0 0 2 ， ( 5 ) ：2 4 2 5 作者单位： 吉林省大唐珲春发电厂 地址：吉林省珲春市大唐珲春发电厂独身楼2 1 4 室e m a i l ：2 0 0 3 1 0 9 I c h e n l u s i - n a c o m 邮编：1 3 3 3 0 3 姓名：陈禄电话：1 5 9 4 3 3 7 0 7 3 9 ；0 4 3 3 7 5 4 3 5 3 7 1 8 9
