火力發電廠低負荷調峰控制技術研究

文_李曉東 朔州職業技術學院

1 火力發電廠低負荷調峰控制技術

在火力發電廠調峰時，最低負荷取決于最低穩燃負荷，而最低穩燃負荷由燃燒條件決定，因此，在實際運行過程中，最低穩燃負荷受多種因素影響。基于此，本文設計了火力發電廠能量數學模型，分析其實際產出，并作為調峰控制的基礎，對火力發電廠運行狀態進行控制。

首先，構建火力發電廠能量模型

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

根據反平衡試驗結果，得到供電能量消耗量與供電功率之間的關系，并根據通過變負荷試驗結果，得到不同發電功率下的熱效率、熱耗率，可以得到

其中Q-供電過程中的能量消耗量；f-電荷量；Pe-供電功率；q-機組熱耗率。

此時，能量消耗量與供電功率之間的關系，是在對應的參數狀態下得到的。在實際發電廠運行過程中，但這些參數以及狀態并非定值，因此，需要對其進行確定，因此，本文分析了發電廠的循環水運行方式以及對應的功率消耗，以此提高對火力發電廠能量消耗量的計算精度。

1.2 循環水運行方式確定

確定火力發電廠運行方式之前，首先，要確定在循環過程中，發電廠機電功率的增加值與循環水功率消耗的增加值之間的最大差，即：

其中 ΔPt—發電廠電功率的增加值，ΔPp—循環水功率消耗的增加值。當存在時，則達到最佳循環水運行方式，此時的排汽壓力、真空為最佳值。

循環水本身的功率消耗也不容忽視，因此，本文引入循環水的功率消耗，則發電廠最低負荷時的最佳真空可以表示為：

其中Se—未被利用的電能資源；Sw—循環水功率消耗。

在此基礎上，在對火電廠內的實際負荷進行確定，并分析在最佳循環水運行方式下，真空達到最佳值時，循環水的功率消耗情況，為更加有效地提高火電廠的運行效率提供保障。

1.3 循環水功率消耗確定

在火力發電廠調峰時，機組負荷偏離其額定負荷的一個主要原因，為循環水的功率消耗，因此，準確計算循環水功率消耗，是減少發電廠用電率，降低功率消耗的有效手段。通過上文分析，確定了最佳真空運行方式，在上述循環水運行方式下，循環水消耗功率可以表示為：

其中 (DS—循環水流量。

在此條件下，即可對火力發電廠的能量消耗模型建立約束條件，并以此對其進行低功率調峰控制。

1.4 調峰控制實現

在上述運行條件的基礎上，本文以電廠內的負荷分配為基礎，建立負荷分配的目標函數：

負荷約束條件為

其中P—發電廠的最低負荷；Pmin—發電廠穩定運行的負荷下限；Pmax—發電廠穩定運行的負荷上限。

以此為基礎，在約束條件下，求出模型的輸出結果，實現對電廠進行低負荷調峰控制。其整體流程圖如圖1所示。

圖1 電廠低負荷調峰控制流程圖

2 實驗測試

為測試本文所提出的調峰技術的性能，進行了實驗測試。同時，為測試結果的可靠性，本文分別采用機組組合的梯級水電站跨省區多電網調峰優化調度方法和基于虛擬發電廠理論的雙側調峰多目標協調優化調峰方法同時進行測試。

2.1 實驗環境

實驗選用某火力發電廠為實驗對象，其機組型高為800WM的冷空機組，鍋爐型號為HB10/HG36.5，屬于超臨界壓力直流鍋爐，全鋼架構造，鍋爐包含106個吹灰器、其中，爐膛式56個，長伸縮式36個，半伸縮式14個，以及1個溫度探針。其燃燒方式為對沖旋流方式，在其內部，以內置式啟動分離器作為汽水雙流程的分界，其分界標準為負荷強度為30%。

2.2 實驗結果

分別采用3種方法對電廠的低負荷峰值進行調控，各自實驗時間為1天，對比不同用電需求下，3種方法的控制結果，具體如表1所示。

從表1中可以看出，對比3種方法，本文方法的調控下的電廠電能，在滿足用電需求的基礎上，其輸出值的差異始終在用電總量的10%以內，具有較好的調峰效果。這主要是因為所提方法實現對用電量的準確分析，以此為基礎對電能產出進行有效控制，降低用電峰值與低谷引起的電能浪費，實現有效調峰。

表1 不同調峰方法的控制結果

在此基礎上，本文對比了不同調控方法下，1天時間內，用電需求與電廠產能的差異，其結果如圖2所示。

圖2 不同調峰方法下的電能產出利用率

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

3 結語

隨著對電能的使用及要求的逐漸提高，短時間內用電量也呈現出較大差異，火力發電廠的調峰控制就顯得尤為重要。本文提出的火力發電廠低負荷調峰控制技術研究，在滿足用電需求的基礎上，降低無效負荷，提高了輸出電能的利用率，對于火力發電廠相關工作的開展具有一定的參考價值。