330MW供热机组电热负荷经济调度研究

1机组运行现状

1.1主设备概述优化供热方案，并研究论证了热负荷与电负荷的经济调度方式。关键词：工业供汽；汽轮机；热负荷；电负荷；经济调度方式；仿真 模型国华惠州热电厂1、2号汽轮机是由东方汽轮机厂

生产的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸双排汽、

双抽凝汽式汽轮机，如表1所示。机组设有八段回热抽

Abstract： There are many dif fere nt ways for 330 MW sub-critical

coal-fired extracti on condensing turbine unit to supply industrial vapor. The plant-grade simulation model is built based on long­term operation data and particular thermodynamic performanee test. The n, on the premise of supplying eno ugh vapor for existi ng industrial dema nd, the pote ntial of en ergy saving is exploited further, and the optimized vapor supplying scheme is proposed. Fin ally, the economical matchi ng modes between thermal load and power load are researched and discussed.Key words： Industrial vapor; Steam turbine; Thermal load; Power load; Economical matching modes; Simulation model汽，依次供给三台高压加热器、一台除氧器和四台低压

加热器。表1汽轮机技术参数序号项目参数1234铭牌岀力330MW （纯凝工况）主蒸汽压力主蒸汽温度再热蒸汽温度16.70MPa.a538°C538°C5.88kPa.a273.3°C56额定排汽压力最终给水温度额定转速7893000r/mi n7734kJ/kWh从汽轮机向发电机看为顺 时针THAI况热耗率旋转方向中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司1011冷却水温（设计水温）24°C（以下简称：国华惠州热电厂）2X330MW亚临界燃

煤抽凝汽式机组位于广东省惠州市大亚湾经济技术开发

维持额定功率时的最高

33°C冷却水温高压缸：1单列调节级+8 压力级中压缸：7压力级；低压 缸：2X6压力级热力级为22级，结构级为28级856mm区，主要负责园区石化中下游产业的工业用热。国华惠

州热电厂中、低压抽汽采用缸体上的工业抽汽调节阀、

12通流级数旋转隔板进行节流憋压满足抽汽供热参数需求，供热负

荷增加的同时也导致汽轮机效率的下降，尤其在低负荷

13末级动叶片高度时。由于机组具有多路供汽能力，故存在最优供汽方式 1.2供热系统和运行现状国华惠州热电厂300MW机组设有高、中、低压三选择的问题。88 Technology技术纵横段抽汽，供热系统简图如图1所示。图1供热系统简图高压抽汽引自一段回热抽汽，抽汽一部分进入1号 高压加热器，一部分对外供热。为满足高压热用户的 需求，一段抽汽至1号高压加热器抽汽管道上设有调节

阀，在单机运行或高压抽汽流量无法满足热网需求时，

釆取退出1号高压加热器的运行方式增加高压抽汽流

量。高压抽汽为不可调整抽汽，其流量取决于机组电负

荷及高压抽汽调节阀的开度。中压抽汽为可调整抽汽，抽汽口设在为中压缸第

一级后，并设置4个中压抽汽调节阀调节，中压抽汽调 节阀布置在中压缸上半缸，通过各自油动机调节阀门的

幵度，从而调节抽汽压力和流量。冷段再热蒸汽是中压

抽汽的备用汽源。为满足中压供热日益增大的需求，增 加了热再至中压供热管道。低压抽汽口设在中压第3级后，即中压第4级隔板

为可调整旋转隔板，运行时通过油动机带动旋转隔板的

转动环旋转，改变转动环窗口的相对位置，调整和控制

抽汽口参数满足工业抽汽的要求，同时作为3号高压加

热器的汽源。工业抽汽参数及供热能力如表2所示。表2 300MW机组供工业抽汽参数序号工业抽汽参数压力 温度抽汽流量(t/h)(MPa)(°C)最大额定1高压抽汽5.378373.460362中压抽汽2.70516.71591283低压抽汽1.32457.613388.54单台机组总抽汽流量352252.52经济调度优化研究

2.1优化需求为满足工业供汽安全稳定的要求，国华惠州热电

厂采用双机并列运行供热方式。中、低压抽汽通过汽轮机缸体上的工业抽汽调节阀、旋转隔板的节流满足抽汽

口参数的需求，节流损失降低了汽轮机效率。通过对各

实际运行工况数据进行分析，机组不同电负荷下带不同

热负荷对机组经济性的影响差别较大，尤其低负荷时，

中压供热抽汽调节阀及旋转隔板的节流造成的影响抵消

了供热所带来的机组热耗率。面对机组低负荷运行常态

化的现状，研究工业抽汽系统最佳运行方式可有效提高

机组供热的经济性。2.2计算方法本文根据机组原则性热力系统，采用热平衡方法

搭建机组供热模型。根据质量守恒、能量守恒定律，列 出汽水分布方程。其中工业抽汽调节阀和旋转隔板的流

量特性采用制造厂给出的曲线确定，曲线图如图2、图3 所示。流量t/h转角\"图2旋转隔板流量特性曲线相对升丹H/DH/DPj *;2C. g图3抽汽调节阀流量与升程曲线2.3边界条件(1)为确保供热运行安全性，机组采用双机并列2020.12 AUTOMATION PANORAMA89供热。(2) 机组供热参数不变，中压供热采用工业抽汽 调节阀调节，低压供热采用旋转隔板调节。(3) 电热负荷分配重点研究基于目前供热流量

5低压工业供汽由两台 高压机组平分，高、中压

中压供汽由1号机组尽最

低压大能力和全部供应中压工业供汽由两台 高压机组平分，高、低压

中压供汽由1号机组尽最 大能力和全部供应低压高压工业供汽由两台 高压机组平分，中、低压

中压供汽由1号机组全部

低压供应6015015032.532.560基础，即高压供汽75t/h、中压供汽150t/h、低压供汽

65t/ho(4) 研究重点在机组负荷230-250MW之间。2.4计算结果及分析欝

156756537.515075037.57001515065602.4.1供热负荷分配方式在不同的机组负荷下，可以有多种不同的分配方

式。根据国华惠州热电厂目前平均供热量，综合考虑单

1号

机供 -路8高压供汽由1号机组 高压尽最大能力供应，不

中压足的部分高压供汽和 中、低压工业供汽由

低压2号机组供应。高压供汽由1号机组 高压尽最大能力供应，中

中压压工业供汽由1号机 组供应；不足的部分 高压供汽和低压工

低压业供汽由2号机组供 应。高压供汽由1号机组 高压尽最大能力供应，低

中压压工业供汽由1号机 组供应；不足的部分 高压供汽和中压工

低压业供汽由2号机组供 应。高压供汽由1号机组 高压尽最大能力供应，

中压中、低压工业供汽由 1号机组供应；不足

的部分髙压供汽由2 低压号机组供应。00601506515台机组带最大供汽量、单台机组带平均供汽量、单台机 组带最小供汽量、单台机组选择性带供热等多种组合，

对两台机组各种典型工业供汽分配方式进行分析研究，

91号 机供 两路0具体分配方式如表3所示。表3两台机组不同分配方式下流量分配结果一

分类 类别065251方式含义高压1gs1

1号机

流量 (t/h)37.52号机 流量 (t/h)37.56015150010三路 平均二股工业供汽均由两

中压台机组平分低压6507532.57532.560150152中、低压工业供汽由 高压两台机组平分，高压

中压供汽由1号机组按最 大能力供应低压高压高、低压工业供汽由

两台机组平分，中压 中压供汽由1号机组供应低压607532.537.5150157532.51号 机供 三路00116537.53032.537.575注：上表中的路指一个参数等级的工业供汽。32.537.52.4.2不同供热分配方式能耗分析针对1、2号机组分别在230MW、250MW.270MW三个负荷下进行11种分配方式的能耗结果如表

4高压高、中压工业供汽由

两台机组平分，低压 中压供汽由1号机组供应低压756504所示。表4不同分配方式下两台机组的能耗指标计算结果1号机 流量 (t/h)37.5编号供汽 等级高压2号机 流量 (t/h)2X230MW2X250MW2X270MW1号机热 耗率(kJ/ kWh)2号机热 耗率(kJ/ kWh)平均热耗 率(kJ/ kWh)1号机热 耗率(kJ/ kWh)2号机热 耗率(kJ/ kWh)平均热耗 率(kJ/ kWh)1号机热 耗率(kJ/ kWh)2号机热 耗率(kJ/ kWh)平均热耗 率(kJ/ kWh)37.5757547.77547.741中压7532.57547.747483.387483.387483.387427.817427.117427.46低压高压32.515602中压低压7532.57532.57465.07626.9775467403.177563.137483.157352.777502.627427.69590 Technology技术纵横高压37.537.53中压15032.537.5032.537.57212.797824.887518.8357150.947723.087437.017115.277662.57388.885低压高压4中压756560150757387.057709.867548.4557323.567640.757482.1557278.517576.067427.285低压高压0155中压低压高压032.57131.947906.237519.0857074.137794.357434.247040.327739.837390.07532.5607565156中压7507305.917792.627549.2657243.227719.937481.5757203.547650.777427.155低压高压737.51506537.5中压00151507054.568010.577532.5657000.957893.577447.266965.097810.177387.63低压高压6000601508中压7926.667135.577531.1157818.237075.957447.097733.027039.797386.405低压高压9中压低压6515065151507277.317720.867499.0857229.337620.577424.957188.777590.177389.470高压60010中压7565.627445.287505.457472.487389.227430.857433.257338.277385.76低压高压116560150015中压006972.838089.487531.1556926.267967.777447.0156890.377886.157388.26低压65从表4的结果可以看出，不同的分配方式对应两台 机组的热耗率各不相同，总的趋势来看供汽量越大，单

从图4的规律可以看出，分配方式1、2、4、6的平 均热耗明显高于其他分配方式，由此可见中压供汽应由

一台机组供应，而不应该分给两台机组。台机组的热耗率越低。对三个负荷下两台机组的平均热耗率进行分析，

230MW和250MW的工况在方式9存在一个明显的

热耗最低点。根据表3,方式9两台机组的流量分配为：

寻找热耗与分配方式、机组负荷的关系，如图4所示。♦ 2S0MW B2S0MW ▲ 27OMW高压供汽由1号机组尽最大能力供应，中压工业供汽由

1号机组供应；不足的部分高压供汽和低压工业供汽由

2号机组供应。270MW的工况该低值点不太明显，根

据计算结果最小平均热耗方式为方式10,不过对于该负 荷，方式3、5、7、& 9、10、11的热耗差别较小，两

台机组平均热耗偏差在4.3kJ/kWho对于270MW的工况，基本原理同230MW和

分配方式250MW的工况类似，只是由于机组负荷的升高，各级

图4三个负荷下不同分配方式下能耗指标对比段压力均升高，因此需要通过节流提高压力的程度较

2020.12 AUTOMATION PANORAMA91小，因此在方式3、5、7、& 9、10、11的热耗差别较

参调的临界条件。小，仅需避开方式1、2、4、6即可。(3) 运行中尽量避免中压供汽采取两台机组分配

的方式。3结论根据机组的设计资料及实际运行数据，分析了两台

(4) 低负荷下，高中压供汽集中到一台机组，低

压供汽由另一台机组供出。EE

机组的工业供汽的特性和最优化分配，得到如下结论：作者简介：(1)中压供汽优先考虑冷段再热蒸汽，流量不足

时采用中压一级后蒸汽补充。(2)机组负荷、高压供汽流量、中压供汽流量均

方 胜(1976-),男，广东湛江人，工程师，硕士，

现就职于中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分

公司，从事热力发电厂生产管理工作。会影响机组低压供汽的能力，且存在需要启动旋转隔板参考文献：[1] 李慧君，王泽伟.机组基于能质系数法的会计模式热经济学节能分析[J]•广东电力,2016, 29⑸：15 -19.[2] 邓伟,张燕平.某600MW凝汽机组供热改造方案热经济性分析[J]•广东电力,2018,31⑴：25 - 29.⑶任洪波，吴琼，杨秀,等.日本分布式热电联产系统发展动态及启示[J]•中国电力,2015, 48 (7) :108 -114.⑷沈峰，朱鹏达,谭锐.200MW机组三缸三排汽凝汽式汽轮机供热改造研究[J].浙江电力,2017,36⑶：51- 54.⑸裴哲义王新雷,董存,等.东北供热机组对新能源消纳的影响分析及热电解耦措施[J].电网技术,2017,41⑹：1786 -1792.⑹刘中祥•大容量纯凝式机组改供热后的调峰能力计算[J].江苏电机工程,2015, 34⑵：75 - 77.[7]王林贺鹏，刘世辰,等.包含电动汽车的热电联供微网系统经济运行优化[J].陕西电力,2016, 44⑶：20 - 24.⑻卫志农,梅建春，孙国强,等.电-气互联综合能源系统多时段暂态能量流仿真[J]•电力自动化设备,2017, 37⑹:41-47.⑼董今妮,孙宏斌，郭庆来,等.热电联合网络状态估计[J].电网技术,2016, 40⑹：1635 - 1641.[10] 陈群，郝俊红,陈磊,等.电一热综合能源系统中能量的整体输运模型[J].电力系统自动化,2017,41 (13) :7-13.[11] 解大，罗天，顾承红，等•开放能源市场中并网式热电联产的利润优化运行策略[J].中国电机工程学报,201& 38 (3): 685 - 696.[12] 施锦月，许健，曾博,等.基于热电比可调模式的区域综合能源系统双层优化运行[J].电网技术,2016,40 (10) :2959 - 2966.[13] 仪忠凯，李志民•计及热网储热和供热区域热惯性的热电联合调度策略[J]•电网技术,2018,42⑸：1378 -1384.[14] 孙凯华，韩冬，严正，等.气电热联供网络规划与运行联合优化[J].电力建设,2016, 37 (4): 22 - 28.[15] 万杰，许天宁,李泽,等.热电联产机组抽汽供热期的汽轮机滑压运行优化方法[J]•节能技术,2015,33 (1): 33 - 36.[16] 张瑞青，杨旭昊，王雷•不同抽汽工况下供热机组热经济性分析[J].热力透平,2011,40 (1): 70 - 72.[17] 杨智斌，林舜江,王雅平，等.冷热电联供微网能量流的解耦计算方法[J].电网技术,2017,41 (12): 3876 - 3883.[18] 马腾飞吴俊勇，郝亮亮•含冷热电三联供的微能源网能量流计算及综合仿真[J].电力系统自动化,2016,40 (23): 22 - 27,124.[19] 许鹏•集中供热网建模及仿真研究[D].大连:大连理工大学.2015.[20] 林万超.火电厂热力系统节能理论[M].西安:西安交通大学出版社,1994.[21] 郑体宽.热力发电厂[M]•北京：中国电力出版社,2008.