凝结水变负荷深度调峰技术实现方法及其经济性评价

目前,国内火电机组参与深度调峰需要满足机组负荷响应速率及中低负荷段运行经济性的要求,虽然主蒸汽滑压运行能在一定程度上提高机组的运行经济性,但单一静态滑压运行曲线没有考虑环境参数变化、供热及工业用汽等影响。本文提出一种凝结水变负荷深度调峰技术的实现方法,通过凝结水节流快速变负荷控制技术及基于凝结水变负荷的深度滑压优化控制系统,根据电网自动发电控制(AGC)和一次调频指令需求,综合调配机组主蒸汽调节阀和凝结水泵变频器,同时根据环境和供热等工况变化,实时优化给定主蒸汽压力,实现深度调峰滑压节能优化运行,并通过对比试验评价该技术的经济性。结果表明,该技术能显著提高机组的综合经济效益,满足机组电网考核与运行经济性的需求。     

基于凝结水变负荷技术的深度滑压节能控制

针对发电机组的一次调频和自动发电控制(AGC)的负荷控制品质与稳定低节流损失运行的机组节能需求产生矛盾的问题,以及现有凝结水变负荷技术和滑压优化技术的局限性,提出了基于凝结水变负荷技术的深度滑压节能控制策略,通过凝结水变负荷提高机组响应电网一次调频和AGC指令的能力,从而实现机组的最优滑压运行。以某亚临界350 MW机组为例,对基于凝结水变负荷技术的深度滑压节能控制策略进行了可行性和有效性验证。结果表明,机组在达到电网考核指标的前提下实现了深度滑压节能自动控制,节流损失大幅降低,每台机组年平均可节约煤耗1.13g/(kW·h),按煤价600元/t计算,每年可节约62.2万元,节能效果显著。同时,缓解了长期存在的电网一次调频和AGC考核与机组节能运行的矛盾。     

火电机组滑压运行技术分析

随着新能源大规模并网,大功率火电机组逐步参与电网调峰,火电机组传统的滑压运行曲线不能满足深度变负荷运行的安全性和经济性。因此,优化火电机组滑压运行曲线越来越受到关注。本文对火电机组滑压运行的变负荷能力、经济性进行分析。建立了锅炉和汽轮机仿真模型,通过实际滑压运行数据和仿真模型数据对比,对变负荷滑压特性进行分析,确定每个工况下的最优主蒸汽压力,并提出调整燃烧器摆角、烟气挡板开度等可避免变负荷降低主蒸汽压力时出现的壁温超温现象。     

1000MW机组多变量协同优化一次调频

为经济有效地提升深度调峰下火电机组一次调频响应能力,提出了一种多变量协同优化一次调频方案,该方案包括主蒸汽调节阀节流、凝结水变负荷、旁路给水调节以及调节附加抽汽等技术,通过变负荷特性试验对各项技术一次调频特性进行了详细分析,充分发挥了各项技术的优势及耦合增益,并成功应用于某超超临界1 000 MW机组。优化后该机组在一次调频响应能力不降低的基础上,主蒸汽调节阀的运行开度平均提高了5.3%,高压缸运行效率平均提高3.1%,折合供电煤耗降低约1.5 g/(kW·h),节能效果显著。该技术可应用于火电机组一次调频和自动发电控制(AGC)优化,以及提高机组灵活性等技术改造项目。     

超超临界1000 MW机组一次调频多变量优化策略

针对凝结水节流变负荷技术在燃煤机组灵活性改造时存在响应滞后10～20 s的情况,本文在某超超临界1 000 MW机组上进行凝结水节流变负荷、抽汽调节变负荷及给水分配变负荷试验,重点分析了后两种变负荷技术的安全性及有效性;并在传统凝结水节流技术的基础上,结合该机组回热系统的布置情况,提出凝结水节流与抽汽调节、给水分配变负荷技术相结合的一次调频多变量优化控制策略,再利用改进的滑压优化系统进一步提高机组节能潜力。一次调频考核试验验证了该优化策略的有效性和可行性,同时证明投入多变量优化系统及滑压优化系统后,该机组年平均节约煤耗1.5 g/(kW·h),节能效果显著。     

新型电网结构下火电机组深度调峰控制策略的研究与应用

新型电网结构中,新能源渗透率逐步提高,其发电负荷的随机性、不可预测性对电网稳定性的影响逐步加大,需要以火力发电机组为首的常规能源快速稳定响应负荷需求,实现深度调峰运行,从而有效稳定电网有功平衡。由于火电机组30%负荷以下非线性特性明显,给水、燃料、风量等相互耦合特性更加显著,同时各个控制参数已接近或达到稳定运行下限,解决稳燃负荷以下运行安全性及变负荷速率之间的矛盾是目前火电机组深度调峰面临的问题。作为机组深度调峰运行的核心部分,控制策略的设计与应用能够有效提升机组稳定运行边界工况下的稳定性与快速性,避免AGC及一次调频性能考核,保证稳定运行,结合新型调峰技术进一步优化控制功能,成为新型电网结构下火电机组深度调峰运行的研究应用方向。     

火力发电机组基于同源设计的一次调频优化策略

在新能源大规模接入、特高压互联等智能电网新形势下,电网对常规火电机组的调频能力提出了更高的要求,需要机组在运行控制方面深挖潜力,即在保证稳定运行的前提下,灵活调频、深度调峰,具备更高的网源协调支撑能力.以华北区域某机组为研究对象,结合华北电网一次调频考核要求,通过信号同源、控制策略优化和阀门流量特性优化等工作,有效提升机组一次调频性能,提高机组运行的安全性和经济性.     

机组定压-滑压-定压运行方式的优化技术

论述了调峰机组采用定压-滑压-定压运行方式的必要性,以某机组为例,阐述了合理优化确定机组滑压曲线方法,并分析比较了定-滑-定运行方式的经济性,探讨了机组合理滑压运行的控制方式和滑压运行时的一次调频控制策略。     

上汽某百万机组凝结水节流辅助调频应用研究

随着我国电力结构转型发展,新能源装机规模日益增大,提高燃煤机组一次调频性能对维护电网稳定具有重要意义。基于上汽机型长期运行在纯滑压经济工况,综合考虑机组运行的经济性和一次调频性能,从上汽某百万机组凝结水节流调频应用实例角度出发,通过开展凝结水节流调频开环应用测试和数据分析可知该电厂凝结水节流调频实际可提升的负荷量约为理论量的37.5%。为此提出了一种满足现场需求的凝结水节流辅助调频具体优化方案,设计了凝结水节流辅助调频功能作为大频差下辅助参与一次调频的后备手段,解决了上汽机型因滑压工况下一次调频能力不足的问题,提升了1000 MW燃煤机组一次调频综合响应能力,对同类型燃煤机组设计凝结水节流辅助调频有很大的实际应用价值。     

汽轮机滑压曲线优化方案比较与分析

随着发电产能普遍过剩和特高压覆盖面日益扩大,电网对火力发电机组的调峰提出了更加严格的要求。为了提高火电机组部分负荷运行的经济性及满足深度调峰的要求,火力发电厂及科研单位开展了灵活性改造及部分负荷经济性的研究与探索。确保汽轮机调门在任何工况下都工作在最佳阀位,可有效提高机组部分负荷的经济性,而机组运行的滑压曲线与汽轮机的工作阀位相关联。介绍了几种确定最佳滑压曲线的方法,探讨了如何在运行中使汽轮机调门始终维持在某一阀点,给出了几种滑压曲线的运行修正方案,分析对比了几种方案的优劣及要点,阐述了汽轮机滑压曲线修正的原则性方案。以上几种优化方案在国内火电机组均有成功运用,可为火电厂汽轮机滑压曲线优化提供借鉴。     

基于深度调峰的火电机组热工控制策略优化

为消纳电网中大量接入的可再生能源,电网对电源侧的各发电机组灵活性提出了更高的要求。火电机组的控制系统既要满足电网侧调频深度及快速性的要求,又要保证机组在负荷大幅度变化时各项参数维持在一定范围,现有的热工控制策略无法满足当前深度的要求。在燃煤机组进行深度调峰之前,机组AGC、一次调频主要在50%~100%额定功率范围内投入。随着机组负荷的下降,机组各子系统的调节性能由于测点、执行机构、控制策略的影响,造成负荷升降速率、负荷调节精度、一次调频性能,不能满足电网调度的需求。通过现场调研,查看机组运行历史数据,查阅机组各主要设备的说明书及参数,参照相关标准对机组开展深度调峰摸底试验,对燃煤机组现有的热工控制策略进行了深入研究,找出了热工控制系统制约机组深调的各项因素。通过对机组热工控制策略的调整和优化,实现机组30%~100%工况下投入协调控制系统及各子系统自动控制,深调能力显著提升,为机组安全性、稳定性及经济性打下基础。同时获取电网的深调电价补贴,提高机组的盈利能力。     

凝结水节流技术在燃煤机组灵活性改造中的应用

介绍了基于先进控制技术的协调控制调频、凝结水节流调频、供热机组短期抽汽调频、凝汽器冷却工质背压调频等4种提高燃煤机组灵活性的策略,结合实际工作,将凝结水节流技术与某电厂原协调控制相结合并在现场应用。运行结果表明,系统整体运行稳定,机组负荷能够快速响应AGC指令变化,仅凝结水节流对负荷调节速率可增加1.6%Pe/min,25 s内快速跨出AGC调节死区,调节性能良好。经测算,机组平均调节性能综合指标提高约10%,降低煤耗约0.93 g/(kW·h),机组经济性提高,调峰能力增强。     

火电机组变负荷运行特性及节能优化控制系统

大容量热力发电机组的调峰运行及热力系统的变工况分析计算一直是热能动力工程领域的研究课题。当火电机组运行远离设计工况时,分析系统的热经济性并给出恰当的运行指导在工程实践中有着十分重要的意义。文章以汽轮机变工况理论为基础,深入揭示了火电机组变负荷工况下的内在特性变化规律,从系统工程的观点出发,跟据热力系统拓扑结构及其热力学状态参数,研究并建立了系统热经济性状态模型。结合优化理论和能耗指标的解析方程给出了机组的最优运行初压,并运用于先进的控制策略中,从而可以实现机组的智能优化控制,以满足机组在更宽的负荷范围内安全经济运行的需求。     

一种面向深度调峰运行火电机组的一次调频能力建模新方法

随着我国“碳达峰、碳中和”战略推进,火电机组更多地参与深度调峰运行。深度调峰工况下,以传统试验测试方式获得的机组一次调频模型不能反映真实的一次调频动态,存在较大偏差。针对此问题,提出了一种面向深度调峰运行火电机组的一次调频建模与参数辨识方法。首先,根据机组一次调频机理,推导了一次调频模型参数随机组主蒸汽压力变化的非线性关系,进而设计了适用于深度调峰工况的新型变参数一次调频模型。进一步论证了新模型中可变参数具有耦合特性,在数学上存在不可完全辨识性。为解决此问题,对模型进行了等价变换,实现了待辨识参数的降阶,最终获得可表征深度调峰工况下一次调频能力的新型建模方法。以河南鲁阳电厂2#机组运行数据检验该文方法,以该文方法获得的机组一次调频模型能以较高精度表征机组在深度调峰工况下的一次调频动态,并且,模型精度不随机组运行负荷变化而变化,具有很好的一致性。     

一种面向深度调峰运行火电机组的一次调频能力建模新方法EI北大核心CSCD

随着我国“碳达峰、碳中和”战略推进,火电机组更多地参与深度调峰运行。深度调峰工况下,以传统试验测试方式获得的机组一次调频模型不能反映真实的一次调频动态,存在较大偏差。针对此问题,提出了一种面向深度调峰运行火电机组的一次调频建模与参数辨识方法。首先,根据机组一次调频机理,推导了一次调频模型参数随机组主蒸汽压力变化的非线性关系,进而设计了适用于深度调峰工况的新型变参数一次调频模型。进一步论证了新模型中可变参数具有耦合特性,在数学上存在不可完全辨识性。为解决此问题,对模型进行了等价变换,实现了待辨识参数的降阶,最终获得可表征深度调峰工况下一次调频能力的新型建模方法。以河南鲁阳电厂2#机组运行数据检验该文方法,以该文方法获得的机组一次调频模型能以较高精度表征机组在深度调峰工况下的一次调频动态,并且,模型精度不随机组运行负荷变化而变化,具有很好的一致性。     

大型电站机组低负荷运行特性及节能优化控制系统

大容量热力发电机组的调峰运行及热力系统的变工况分析计算一直是热能动力工程领域的研究课题。当火电机组运行远离设计工况时,分析系统的热经济性并给出恰当的运行指导在工程实践中有着十分重要的意义。文章以汽轮机变工况理论为基础,深入揭示了火电机组变负荷工况下的内在特性变化规律,从系统工程的观点出发,根据热力系统拓扑结构及其热力学状态参数,研究并建立了系统热经济性状态模型。结合优化理论和能耗指标的解析方程给出了机组的最优运行初压,并运用于先进的控制策略中,从而可以实现机组的智能优化控制,以满足机组在更宽的负荷范围内安全经济运行的需求。     

基于一次调频能力的节流配汽汽轮机组滑压运行曲线优化

根据火电机组一次调频能力同机组运行采用的滑压曲线之间的耦合关系,以节流配汽汽轮机组为研究对象,以其一次调频能力和火电机组供电煤耗为目标条件,对比了不同滑压曲线设置值同机组一次调频能力之间的定量关系,提出了这类汽轮机组滑压曲线的设置原则,解决了机组一次调频负荷裕量与机组经济运行的兼顾问题。     

供热背压机组排汽引入600 MW机组深调运行可行性分析

为进一步接纳新能源发电量,防止新能源弃电情况发生,火电机组低负荷运行和深度调峰势在必行。辽宁清河发电有限责任公司1号、9号机组深度调峰已经运行3年,供热首站6000 kW背压汽轮机组已经成功运行3个供暖期,从改造目标、改造方案和经济性进行论证将供热背压机组排汽引入到600 MW机组深调运行的可行性,并对机组深调期间的经济性和稳定性进行分析,为火电机组低负荷运行和深度调峰提供参考。     

大型火电机组一次调频控制策略的优化

通过对某电网负荷侧的事故分析,指出网内火电机组一次调频性能较差,并对珠海金湾发电有限公司2台600 MW火电机组一次调频控制策略进行了优化.机组一次调频控制优化前后测试表明,该控制策略大大提高了机组一次调频的响应速度和持久响应能力,进而增强了电网运行的稳定性和安全性.     

计及深度调峰与一次调频的风火负荷优化分配

传统机组已经不能满足因新能源渗透率提高而导致的电网调峰和调频需求的大幅增加。文中提出了一种考虑深度调峰与一次调频的风火联合负荷优化分配模型。首先分析了火电机组的深度调峰能力、一次调频能力与两者之间的关系。其次,在三种运行场景下分析了风电机组的对于一次调频的贡献,并分析了风电机组一次调频备用与反调峰特性的联系。最后建立了风火联合参与调频下最优负荷分配模型以满足经济最优,并引入鲁棒优化模型以考虑风速与负荷的不确定性。仿真中以相同装机容量下30%与50%风电渗透率为例验证模型的有效性。结果表明该负荷分配模型在保证电网的一次调频备用的情况下,一定程度上缓解了电力系统的调峰压力。