1 050 MW超超臨界機組循環水泵運行方式及節能效益分析

夏金玲，宋吉虎，吳魯東

(華電萊州發電有限公司，山東 萊州 261441)

1 050 MW超超臨界機組循環水泵運行方式及節能效益分析

夏金玲，宋吉虎，吳魯東

(華電萊州發電有限公司，山東 萊州 261441)

以循環水泵運行方式為研究對象，應用數據分析軟件SPSS建立機組供電煤耗變化量和收益變化量的數學模型，分析第3臺循環水泵啟動前后機組供電煤耗變化并尋找機組收益變化的臨界點，以確定循環水泵最佳運行方式，用于指導生產經營。

循環水系統；SPSS軟件；供電煤耗；收益

0 引言

優化循環水系統的運行方式，一直是發電廠節能研究的重點。隨著環境溫度和機組負荷的升高，機組的真空度降低，導致機組熱耗升高、效益降低，此時增開循環水泵能夠提高機組真空度，但循環水泵電耗增加，勢必降低機組的經濟性。本文采用數據分析軟件SPSS，以機組運行經濟性為立足點，對機組運行數據進行分析挖掘，分別按機組能耗最低和收益最大建立不同邊際條件下的能耗模型和收益模型，尋找循環水泵的最佳運行方式。

1 設備概況

華電萊州發電有限公司一期2×1 050 MW機組汽輪機組由東方汽輪機廠制造，為超超臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽、凝汽式汽輪機，凝汽器為雙殼體、雙背壓、單流程。循環水系統采用以海水為水源的直流冷卻水系統，采用單元制，配置3臺循環水泵。

2 數學模型的建立

機組配備了3臺循環水泵，2臺機組間無循環水聯絡管道。正常運行中2臺循環水泵運行，1臺備用，本文以第3臺循環水泵啟停為臨界條件，分析第3臺循環水泵啟停前后的供電煤耗和收益變化[1]。

2.1 供電煤耗變化公式

建立供電煤耗變化公式

式中：下標1的參數為2臺循環水泵運行時機組參數，下標2的參數為第3臺循環水泵啟動后的機組參數(下同)；b為供電煤耗；Δb為供電煤耗變化量；B為發電用標煤量；ΔB為發電用標煤變化量；W為供電量；ΔW為供電變化量。

2.2 收益變化公式

假定發電量W0不變，各收益指標計算公式如下

R1=G1Pg-W0B1Pc，

R2=G2Pg-W0B2Pc=

式中：R為收益；ΔR為收益變化量；W0為發電量；G為上網電量；ΔG為上網電量變化量；Pg為上網電價；Pc為標煤單價。

經推導簡化后為ΔR=W0ΔBPc-ΔGPg。ΔR為負值表示3臺循環水泵運行時的收益低于2臺循環水泵運行時的收益。

2.3 建立背壓的數學模型[2]

Δb以及ΔR公式中，供電煤耗和收益是因變量，供電變化量以及燃煤變化量是自變量，在發電量一定的前提下，循環水泵運行方式改變時，凝汽器背壓變化直接影響煤耗，以下將重點針對供電變化量、背壓變化量進行分析，測算機組的凈收益或機組供電煤耗。

2.3.1 不同循環水泵運行方式的耗電量

3臺循環水泵運行期間耗電156 279 kW·h，2臺循環水泵運行期間耗電97 289 kW·h，差值為58 990 kW·h。循環水泵耗電量的增加量，即為供電量的減少量。

2.3.2 機組背壓數學模型建立

抽取2015年4—6月機組第3臺循環水泵啟動前后的54組數據，得到不同循環水溫度、不同機組負荷下的機組背壓數據。

2.3.2.1 建立2臺循環水泵運行方式下背壓的數學模型

在2臺循環水泵運行方式下，利用SPSS的相關性分析工具，分析機組平均負荷、循環水溫度、背壓之間的相關性，見表1。

表1 相關性分析數據

分析表1中的數據可以得出如下結論：背壓與機組平均負荷、循環水溫度的相關系數為0.289，0.836，正相關性。

利用SPSS分析工具中的回歸分析，建立2臺循環水泵運行方式下背壓與機組負荷、循環水溫度的數學模型。根據選擇變量的種類不同，建立2種模型加以比較，選擇最優模型。各模型統計校驗結果見表2。

表2 各模型統計校驗結果

注：模型a預測變量為循環水溫度；模型b預測變量為機組平均負荷、循環水溫度。

由表2可知，模型b的R、R方以及調整R方明顯優于模型a，因此選用模型b建立數學模型。

為得到該模型的顯著性水平，利用SPSS軟件對模型b進行方差分析，結果見表3。

表3 b模型方差分析

該模型的顯著性P值(即Sig.)為0，遠低于顯著水平0.05，因此判斷該模型整體非常顯著。模型b的線性回歸系數及統計量見表4。

表4 b模型線性回歸系數及統計量

由表4可見，回歸方程各參數的系數非常顯著。2臺循環水泵運行時機組背壓值的多元線性回歸方程

p=-6.316+0.337t+0.006P，

式中：p為機組背壓；t為循環水溫度；P為機組負荷。

應用該數學模型得到2臺循環水泵運行時背壓值的最小標準殘差為-2.069%，最大標準殘差為2.804%，標準偏差為0.981%，見表5。

表5 殘差統計量

2.3.2.2 建立3臺循環水泵運行方式下背壓的數學模型

建立第3臺循環水泵啟動前后背壓變化值數學模型，模型的線性回歸系數及統計量見表6。

表6 線性回歸系數及統計量

由表6可以看出，回歸方程各參數的系數非常顯著。 根據表6中的系數，可以得到第3臺循環水泵啟動后機組背壓變化值的多元線性回歸方程

Δp=-1.257+0.001P+0.038t。

2.3.3 煤耗的數學模型建立

根據廠家提供的機組背壓變化影響機組熱耗曲線(如圖1所示)，應用SPSS數據回歸分析建立背壓影響熱耗變化率數學模型，模型匯總和參數估計值見表7，根據表7可以得到熱耗變化率的多元線性回歸方程式中：η為熱耗變化率。

圖1 機組背壓變化對機組熱耗的影響曲線

自變量為背壓，因變量為熱耗變化率。對熱耗變化率進行求導，得到：dη/dp=-0.188+0.104p，由于設計發電煤耗為268 g/(kW·h)，根據熱耗與煤耗的線性關系，背壓每變化1 kPa，Δb=2.68×(-0.188+0.104p)。

3 模型的應用

3.1 第3臺循環啟動后供電煤耗變化情況

按照不同負荷、不同循環水進水溫度啟動第3臺循環水泵，供電煤耗變化情況見表8。

如表8所示，在一定的機組負荷、循環水溫度下，啟動第3臺循環水泵時，Δb為正值表示供電煤耗升高，負值表示供電煤耗降低。Δb由正值變為負值的工況，為供電煤耗變化的臨界點，在臨界點啟動第3臺循環水泵，能實現機組供電煤耗最優。

3.2 第3臺循環水泵啟動后收益變化情況

按照不同負荷、不同循環水進水溫度啟動第3臺循環水泵，在上網電價恒定的情況下，抽取標煤單價最低值和最高值，分別分析機組收益的變化情況。抽取標煤單價最低值568元/t，收益分析結果見表9。抽取標煤單價最高值850元/t，收益分析結果見表10。

表7 煤耗數學模型匯總和參數估計值

表8 第3臺循環水泵啟動后供電煤耗變化情況 g/(kW·h)

表9 標煤單價最低時的收益分析 萬元

表10 標煤單價最高時的收益分析 萬元

表9、表10中：ΔR為正值，表示啟動第3臺循環水泵的收益高于2臺循環水泵運行的收益；ΔR為負值，表示啟動第3臺循環水泵低于2臺循環水泵運行的收益。因此，ΔR由負值變為正值的工況為收益變化的臨界點，即為第3臺循環水泵啟動的經濟運行點。按照經濟運行點進行第3臺循環水泵的啟停，能實現機組收益的最大化。

4 結論

以供電煤耗為研究方向，受機組負荷和環境溫度的影響，第3臺循環水泵啟動的臨界點相對穩定。以機組收益為研究方向，受機組負荷、環境溫度以及標煤單價的影響，機組整體收益變化的臨界點因標煤單價的變化而出現較大的波動。實際運行中，可以根據供電煤耗最優或機組整體收益最優來選擇循環水泵的最佳運行方式。

[1]樓可煒.600 MW機組循環水泵最佳運行方式的確定方法[J].浙江電力，2011(9)：47-50.

[2]吳廣.SPSS統計分析與應用[M].北京：電子工業出版社，2013.

(本文責編：劉芳)

2015-11-20；

2017-01-17

TM 621

B

1674-1951(2017)02-0041-04

夏金玲(1975—)，女，山東濟南人，工程師，從事電廠統計管理與分析等方面的工作(E-mail:517263860@qq.com)。

宋吉虎 (1974—)，男，山東聊城人，高級工程師，從事電廠生產管理與節能管理等方面的工作(E-mail:2663215720@qq.com)。

吳魯東(1978—)，男，山東煙臺人，工程師，從事電廠生產管理與節能管理等方面的工作(E-mail:945280832@qq.com)。