热电厂机组运行优化的方案

1、热电厂机组运行优化方案一汽集团热电厂现有运行机组 9 台，总装机容量 91MW ，其主要职责是满足 一汽集团生产用热、采暖供热和厂区电负荷的需求。在实际运行中，生产用热、 采暖供热、机组发电负荷三者之间相互偶合、 互相制约， 很难同时满足一汽集团 的需要，一般情况下是以牺牲机组发电量的方式满足生产、 采暖的用热需求。 因 而，如何更好的调控三者之间的关系， 实现机组优化调整， 创造更大的经济效益， 对一汽集团热电厂具有更好的实践意义。、热电厂运行现状1、生产用热一汽集团的生产用热包括东厂区、西厂区、锻造、铸造、高温水生产用热。 随着一汽集团生产任务的变化， 生产用热量也随之发生变化。 一般而言

2、， 工作日 （周一至周五）的生产用热量要高于休息日（周六、周日） ，白天的生产用热量 要高于夜间的生产用热量。下图为 2006年11月1日至 15日的生产用热曲线。生产用热量000000000086420864 211111）WM（量热用产生2、采暖供热一汽集团的采暖供热包括东宿舍、二宿舍、东厂区、西厂区、老厂区的采暖 供热。其中东宿舍、二宿舍为一汽集团生活区采暖，东厂区、西厂区、老厂区为 厂房采暖。一般而言，随着室外平均温度的降低， 热电厂的采暖供热量随之增加 下图为 2006年11月1日至 15日的采暖供热量曲线。300）WM（量热供暖采采暖供热量00在热电厂采暖供热量中， 生活区采暖供热

3、量大约占 80%，厂区采暖供热量大 约占 20%。生活区、厂区采暖供热量所占比例11-5）%（比分百生活区厂区11-711-9 11-11 11-13 11-153、机组发电负荷机组发电负荷中， 部分用于热电厂自用， 其余部分用于满足一汽集团的厂区 负荷。机组发电负荷也具有工作日高于休息日，白天高于夜间的特点。下图为 2006年 11月 1 日至 15 日的机组发电负荷曲线。机组发电负荷）WM（荷负电发时间4、三者所占比例三者之间，生产用热大约占热电厂输出负荷的 35%，采暖供热大约占 50%， 机组发电大约占 15%。生产用热、采暖供热、机组发电负荷所占比重、热电厂目前运行策略和控制方式1、

4、热电厂控制的优先次序热电厂首先需要保证一汽集团的生产用热，提供适宜的生产用汽和高温水。然后是保证一汽集团的采暖用热， 提供适宜的一次网流量和供水温度。 在保证一汽集团生产用热和采暖用热的基础上， 提供一汽集团厂区负荷的需要， 在发电负 荷无法满足的情况下，还需上网购电。2、生产用热的控制方式生产用热包括生产用汽和高温水部分。一般保证生产用汽的蒸汽母管压力 （表压）在 0.8MPa0.9Mpa 之间。当蒸汽母管压力高时，说明生产用汽的需求 量减少，此时需要减少 1.0Mpa抽汽（对应机组为 #1、#2、#8、#9 机）或排汽（对 应#5机）；而当蒸汽母管压力低时，说明生产用汽的需求量增加，此时需

5、要增加 1.0Mpa 抽汽或排汽。高温水的控制范围是 130135。当水温高于 135时， 需要减少加热器的进汽量；当水温低于 130时，需要减少加热器的进汽量。3、采暖用热的控制方式采暖用热按供热区域可分为生活区采暖和厂区采暖两部分， 按供热方式可分 为直供系统和间供系统。下图是直供系统的控制方式。 根据不同的室外平均温度， 确定相应的供水温 度。（度温水供直供系统供水温度曲线0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 室外平均温度（）000 000098 7651下图是间供系统的控制方式。 同样是根据不同的室外平均温度， 确定相应的 供水温度。（度温水供间供系统供水温度曲线室外平均温

6、度（）505 05 05009 98 8711其操作方式是室外平均温度在 -10以上时，供水温度按 75 80运行； -10 -15时，供水温度按 8085运行； -15 -20时，供水温度按 8590运行； -20-23时，供水温度按 9095运行。4、机组发电负荷的控制方式由于一汽集团热电厂执行“并网不上网” 、“零上网”的电力政策，所以热电 厂的发电负荷必须按照一汽集团的厂区负荷运行。 有多少厂区负荷， 机组就发出 多少相应的电量。 一汽集团厂区负荷也具有工作日高于休息日， 白天高于夜间的 特点。而且在实际运行中， 为防止厂区负荷突然变化， 即使机组能满足厂区负荷 的需要，热电厂仍保持

7、4MW 的受电量。厂区负荷、机组供电量、最大供电量曲线上图是 2006年11月1日至 7日的机组发电曲线，其中机组供电量等于机组 发电量减去站用电量。 从图中可以看出， 在厂区负荷低谷期， 机组能够满足一汽 集团的需要，即使还有很多发电空间，也必须限电运行；而在厂区负荷高峰期， 机组满发也不能满足一汽集团的需要，还需要上网买电。三、影响热电厂效益的因素从热电厂运行现状来看， 改进采暖控制策略， 提高机组发电空间， 将有助于 热电厂进一步提高运行效益。1、改进采暖控制策略目前，热电厂主要根据室外平均温度控制一次网供水温度。在实际操作上， 一次网供水温度在一段时期内， 基本保持在一定范围内运行。

8、这种控制策略的好 处是：宜于运行调整，简便易行；同时在一定程度上，根据回水温度的变化，可 以判断所提供采暖供热量的大小。 其缺点是： 不能事先判定每天应提供多少供热 量。这样容易出现在室外平均温度高时多供热， 用户开窗散热； 在室外平均温度 低时供热量不足。采暖供热量、室外平均温度曲线）JG（量总热供日该200001500010000（度温均平外室日日从图中可以看到： 当室外平均温度降低时， 采暖供热量升高的并不明显； 而 当室外平均温度升高时，采暖供热量也没有立即降低。提供采暖供热量的多少， 完全通过一次网回水温度变化起到的反馈作用来实现。而当用户室内温度升高 时，一些用户会通过开窗散热来维

9、持室内温度，在初末寒期这种情况经常发生， 而此时一次网回水温度却不能很好的反映。由于热电厂采暖供热主要是按面积收费， 在保证用户室内温度的情况下， 过 多供热必然造成采暖成本升高， 从而影响热电厂的运行效益。 按照后面列出的供 热量公式校核 2006年11月1日至 15日的采暖供热量，大约多供了 6.5万GJ， 占应供总量的 33%。按每 17 元/GJ 计算，相当于多投入 110万。而根据室外平均温度确定采暖供热量的多少， 会更为合理， 目前也是可以实 现的。2、提高机组发电空间热电厂应尽可能的满足一汽集团厂区负荷的需要， 减少买电量。 下图是 2006 年 11 月 1 日至 7 日，热电

10、厂买电和最小买电曲线。热电厂买电量、最小买电量曲线其中，在最小买电情况下（即机组最大可能的发电情况下） ，热电厂多发电 创造的效益将增加 13.8%。机组发电空间受到机组最大发电量和厂区负荷的制约， 此外锅炉可以提供的 蒸汽量，汽轮机的运行功况等也影响机组发电量。 这些制约条件都属于客观因素， 运行人员无法通过运行调整来改变。而在运行中， 为了控制一次网供水温度在规定范围内， 有时不得不减少机组 发电功率， 在此情况下， 采暖制约了机组发电量。 这种情况， 在采暖初末寒时期， 是时有发生的。若采用控制全天供热总量的方式， 在厂区负荷高峰时机组多发电， 尽可能满足一汽集团的需要， 多供的热量进行

11、累计， 而在厂区负荷低谷期少供热， 实现全天供热总量的均衡。采用这种运行方式，必将提高机组发电空间。并且， 通过对管网特性分析，采用动态供热方式，不会对用户室内温度产生明显影响， 可以保证热电厂供热质量。四、动态供热运行策略分析1、采暖供热量关系式。根据历史数据，可以得到采暖热负荷与室外平均温度的关系曲线。下图为2005-2006采暖季，生活区采暖供热量与室外平均温度关系曲线。生活区采暖供热量与室外平均温度关系曲线可以得到热电厂采暖供热量与室外平均温度关系式为：Q 762 （18 tw ）（GJ） t w为室外平均温度（） 在实际运行中，可以根据运行状况，用户室内平均温度进行修正。有了采暖供热

12、总量关系式， 就可以根据室外平均温度确定该日的采暖供热总 量了和平均供热功率。2、机组热电负荷特性实施动态供热的目的， 是为了使机组更好的发挥其运行特性。 通过对热电厂 历史数据的分析，得到了各台发电机组的数学模型。（1）#1、#2 双抽机组：D 0 7.0908 0.8363D 0.4438D 3.9587P0 D 80 0 D 65 7 P 14D0为新汽量 （t/h）MW )D 为1.0Mpa抽汽量（ t/h）， D 为0.118Mpa抽汽量（ t / h）, P为机组发电功率（其中采暖供热量与机组发电量的关系为：机组发电量（ MW）#1、#2机采暖供热量 （MW） 相应采暖抽汽量（ t

13、/h ）007.371851014.133852020.895853027.657854034.419855041.181856044.5628565712714714714714714714714从上表中可以看出， #1、#2 机组供热量发生变化时，发电量可以保持不变， 也可以增加或降低。 #1、#2 双抽机组没有热电偶合关系，因此可以将 #1、#2 机组作为采暖调峰机组。（2）#3 机组，低真空运行时相当于背压机组。D 0 6.7879P 2.956 R 2 0.99174 P 122Q 4.2138P 1.1144R2 0.9856#3机组采暖供热量（ MW）机组发电量（ MW）15.7

14、408419.9546524.1684628.3822732.596836.8098941.02361045.23741149.451212从上表中可以看出，当 #3 机组采暖供热量增加时，其发电量也随之增加（3）#4 机组，低真空运行时相当于背压机组D0 5.2249P 5.7945R 2 0.96094 P 20Q 3.1474P 4.437 R 2 0.9663#4机组采暖供热量（ MW）机组发电量（ MW）17.0266420.174523.3214626.4688729.6162832.7636935.9111039.05841142.20581245.35321348.500614

15、51.6481554.79541657.94281764.23761964.23761967.38520同样，增加 #4 机组的采暖供热量，其发电量也随之增加（4）#8 抽背机组D 0 8.5483 0.48305D 8.0243P0 D 100 4 P 14 其生产抽汽量的多少，直接影响了采暖供热量和发电量之间的关系 下表是生产抽汽量为 50t/h 时，采暖供热量和发电量之间的关系。#8机组供热量（ MW）#8机组排汽量（ t/h ）#8机组发电量（ MW）10.6162614.798416.0422922.8223521.4683230.8466626.8943538.8709732.32

16、03846.8952837.7464254.9195943.1724562.94381048.5984870.96811154.0245178.99241259.4505487.01671364.8765795.04114在确定的生产抽汽量下，增加 #8 机组的供热量，其发电量也随之增加（5）#9 抽背机组D 0 13.424 0.65207D 6.9088P0 D 100 4 P 14表是生产抽汽量为 50t/h 时，采暖供热量和发电量之间的关系#9机组供热量（ MW）#9机组排汽量（ t/h ）#9机组发电量（ MW）16.6105723.6627421.282330.5715525.95

17、40337.4803630.6257644.3891735.2974951.2979839.9692258.2067944.6409565.11551049.3126872.02431153.9844178.93311258.6561485.84191363.3278792.750714在确定的生产抽汽量下，增加 #9 机组的供热量，其发电量也随之增加（6）热电厂热电负荷特性#3、#4、#8、#9 机组的热电偶合性非常大， 下表是发电功率每增加 1MW 时， 机组新汽量和供热量的变化情况。发电功率每增加 1MW相应增加新汽量（ t/h）相应增加的供热量（ MW ）#36.78794.2138#

18、45.22493.1474#88.02435.426#96.90884.6717根据热电厂各台供热机组的热电负荷特性， 可以得到热电厂综合的热电负荷 特性。热电厂采暖供热量与发电量关系曲线20 40 60发电量（ MW）80 1000000 00000505 0505 4332 211 ）WM（量热供暖采从上图上可以看到， 对应每个机组发电量， 都有一个供热量区间相对应。 如 发电量在 30MW 时，最低供热量为 60MW ，最高供热量为 149MW；发电量在 50MW 时，最低供热量为 79MW ，最高供热量为 250MW 。发电量在 88MW 时， 最低供热量为 245MW ，最高供热量为

19、 334MW 。3、供热策略分析热电厂每时刻的供热量需要满足的条件： 一是能够使机组发电量尽可能的满 足厂区负荷的需求， 特别是分时电价高峰期的厂区负荷； 同时全天的供热总量满 足该日供热需求。（1）适合动态供热的运行工况根据室外平均温度， 可以得到该日的采暖供热总量和平均负荷。 而该日能否 通过运行调整， 对每时刻的供热量进行优化分配， 还要通过该日的平均发电负荷 来判断。根据热电厂的热电特性，在某一采暖负荷下，有某一发电范围相对应， 机组可以在这一发电范围内运行。 同样，对于某一发电量， 机组也有某一采暖负 荷范围相对应， 机组可以在这一范围内提供采暖负荷。 当每日的采暖平均负荷与 平均发

20、电负荷相匹配的情况下，才适合动态供热。下表是一汽集团热电厂各台机组全部处于完好情况下的发电量与供热量关 系。机组发电量（ MW）354045供热量低值（ MW）59.9942359.9942359.99423供热量高值（ MW）159.972187.1021212.72375059.99423236.08245575.73123258.52516091.46823279.594165107.2052296.397570127.2078312.134575148.7348327.871580172.0934334.166385196.2064334.166390223.3365334.1663当

21、每天的供热平均负荷低于每天的发电平均功率对应的供热范围时， 说明该 日的供热量非常少， 发电量无论怎样调整， 都会使供热量超过需要值， 表现为多 供了热量。当供热平均负荷处于发电平均功率对应的供热范围内时， 说明此时可以通过 调整来满足供热总量的需要，可以实现运行优化。当供热平均负荷高于发电平均功率对应的供热范围时， 说明此时的供热量高 于机组的供热能力， 仅通过调整发电量已无法满足供热的需求， 这时可以将部分 高压蒸汽（如 4.0Mpa 蒸汽、1.0Mpa 蒸汽）投入采暖，或者需要其他热源来供热。2006年 11月 1 日至 15日，热电厂工作日的发电平均功率为 58.1MW，在全 部机组完

22、好的情况下， 供热量区间为 63MW240MW ；这一时段的实际采暖平均 负荷为 202MW ，处于发电平均功率对应的供热区间，因此，完全可以通过运行 调整，实现优化运行。（2）各时刻的热量分配 当热电厂可以进行动态供热时，那么如何进行各时刻的热量分配。 当采暖供热量较低， 平均供热量低于高峰负荷对应最低的供热量时， 说明高 峰时段的供热量较高， 这需要在发电量低谷时期减少供热量， 甚至必要时减少平 段供热量， 使得全天的供热总量平衡。 其具体运行方式为： 高峰期在保证多发电 的情况下，采取最低供热量运行，即 #1、#2 机组停止采暖抽汽， #8、#9 机组多 带生产抽汽， 让增加相同电负荷而

23、热负荷增加少的机组多带电负荷。 对于高峰期 多供的热量，经过计算，在平段和低谷期进行平衡，减少供热量。当采暖供热量增加，平均供热量包含在高峰负荷和低谷负荷对应的供热区间 时，全天可以采取稳态供热方式， 每时刻的供热量按照该日平均供热量运行。 具 体运行方式为：发电高峰期停止 #1、#2 机组的采暖抽汽， #3、#4 机组承担基本 采暖负荷， #8、#9 机组多带生产抽汽。在发电低谷期， #1、#2 机组提供适当的 采暖抽汽。当采暖供热量继续增加， 低谷时期的供热区间低于采暖供热量平均负荷， 也 就是说低谷供热量已不足，这时需要在发电平段或发电高峰期补足这部分热量。 具体运行方式为：高峰期适当增

24、加 #1、 #2 机组的采暖抽汽，使高峰期的供热负 荷高于平均供热负荷运行。发电低谷期， #1、 #2 机组的采暖抽汽量在最大工况 下运行。五、案例分析以 2006 年 11 月 2 日热电厂运行为例， 分析保证该日生产用热和采暖供热总 量情况下，动态供热给热电厂带来的经济效益。1、原来运行情况。生产用热、采暖供热量曲线该日的采暖供热总量为 13377GJ，平均热负荷为 155MW 。平均生产用热负荷为 124MW 。厂区负荷、机组发电量、机组供电量、站用电量曲线该日的平均发电量为 59MW ，平均站用电量为 10.7MW ，平均厂区负荷为 60.8MW ，平均购电量 12.4MW。由于该日#

25、2机组未投入运行， 因此分析中仅考虑 6台发电机组的运行情况。 平均供热负荷为 155MW 时，其对应的机组平均发电负荷为 37.5MW72.5MW 。 因而可以通过调整供热负荷， 优化发电负荷， 尽可能的满足厂区负荷的需要， 同 时能够保证该日的供热总量不受影响。该日机组的最大发电量为 80MW ，除去站用电量，机组的最大供电量为 69MW 。而该日有 6 个时段的厂区负荷超过 69MW，分别是 10时，1418 时。 其中 17 时的厂区负荷最大，为 76.8MW 。此时，机组在最大发电量下运行时仍 不能满足厂区负荷的需要。而机组在最大发电量 80MW 时，对应的供热量是 196MW240MW ，超过了该日平均供热负荷 155MW，因而机组在高峰阶段需在 其最小供热量 196MW 下运行，此时 #1 机组没有采暖抽汽， #8、#9 机组尽量多提供生产抽汽。而在低谷期， #4、#8、#9机组的发电负荷向 #1、#3 机组转移， 从