火電大機組調峰運行方式淺析

孫志強

大唐長春第二熱電有限責任公司

火電大機組調峰運行方式淺析

孫志強

大唐長春第二熱電有限責任公司

隨著科學技術的飛速發展，我國各電網容量在不斷增加，高參數大容量的機組也在不斷出現。從電網的組成上來看，中小機組來負擔尖峰負荷的情況越來越少，因此，解決峰谷差問題迫在眉睫。筆者在本研究中從經濟和安全方面考慮，闡述了火電大機組常見的幾種調峰運行方式，并結合實際情況對這幾種方式進行了分析比較，為相關行業提出了參考建議。

火電；大機組；調峰

前言：

我國電網的基本結構通常都是以火電為主，小部分水電又基本是徑流式，當遇到豐水期時不能棄水調峰，在這種情況下火電大機組調峰運行方式已成為潮流。火電大機組的最佳調峰運行方式與機組的性能、調峰頻率、尖峰負荷、工作量和相關費用等有關，常見的火電大機組調峰運行方式包括低負荷運行、兩班制啟停運行、少汽無功和低速旋轉熱備用運行等，本研究通過分析對比這幾種運行方式為相關行業提出參考建議。

1.低負荷運行

火電大機組調峰的低負荷運行方式是帶基本負荷的大機組負擔尖峰負荷運行的，這種運行方式的最小負荷受到火力穩定性等因素的影響，調峰頻率由機組技術上可行的最小負荷決定。實際能夠應用的低負荷運行方式包括定壓運行、變壓運行、混合壓運行等。其中混合壓運行是在一部分負荷帶應用定壓運行，另外的一部分負荷帶應用變壓運行的運行方式。從運行的安全方面來考慮，與定壓運行相比，變壓運行由于蒸汽溫度的變化幅度較小，使得汽輪、汽缸、汽包以及管座等位置的熱效應力過大，這樣更有利于安全運行。當應用變壓運行方式時，循環汽輪機轉子的使用時間都比定壓運行方式要小。從經濟方面考慮，應用變壓運行方式的給水壓力隨著負荷的降低而降低，與定壓運行方式相比少耗費了大量的泵功和廠用電。此外，變壓運行方式調整節流時的損耗比較低，效率不高，所以汽輪機的效率可以基本穩定在較大的層次上。應該指出，由于不同機組的結構、配置和熱力性能不同，轉折點負荷有較大的區別，必須通過試驗來確定。根據以上分析，建議大容量火電機組以低負荷運行方式擔負調峰任務時，宜采用“定壓-滑壓-定壓”的混合壓運行方式。

2.兩班制啟停運行

兩班制啟停的運行方式是負責調峰責任的機組在白天正常工作，當晚上機組負荷最小時停止工作，第二天的早晨再重新啟動機組開始運行。這種火電大機組調峰運行方式的調峰區域比較大，但是操作步驟比較復雜，對機器的使用年限影響也較大。兩班制啟停運行方式每天都對機組進行啟停，機組的各個部件每天受到強烈的溫度起伏以及由此產生的交變熱效應力，所以造成各個部件的嚴重損耗，減少機組的使用壽命。因此，針對負責尖峰負荷或者有中間負荷的設備，設備的廠家通常都會對設備的啟停方法、頻率和使用壽命進行嚴格的檢核。運用兩班制啟停運行方式時，啟停的頻率比較大，增加了操作人員的工作強度，導致發生事故的機會增多，所以對機組的智能化水平也提出了更高的要求。

3.少汽無功和低速旋轉熱備用運行

少汽無功的運行方式是鍋爐停止工作，機組繼續工作，發電機在電動的狀態下運行，機組不電網解列，處于熱備用狀態。周邊設備的抽汽作用和母管產生的一小部分蒸汽可以降低鼓風摩擦產生的溫度。與兩班制啟停運行相比較，這種運行方式增加了一個蒸汽運行過程，不進行沖轉和開網的步驟。少汽無功的運行方式下，煤消耗量的多少和供汽方法、機組設備的工作方法以及操作人員的操作規范有關，計算方法和兩班制啟停運行方式基本一致。通常情況下，少汽無功的運行方式汽輪機葉片蒸汽的熱能損耗比較多，那么在經濟方面也就不如兩班制啟停運行方式了。低速旋轉熱備用運行方式和少汽無功運行方式不同，這種運行方式是將汽輪機負荷降到零，發電機解列，汽輪機在低于轉子第一階臨界轉速的某一轉速下運行，處于熱備用狀態。

4.不同調峰運行方式之間的分析比較

從調峰幅度的角度來看，兩班制啟停運行、少汽無功和低速旋轉熱備用運行方式都能夠達到百分之百，低負荷運行方式則通常都低于百分之五十。從安全的角度來考慮，在一定的負荷變化范圍內，低負荷運行方式的安全性最高，兩班制啟停運行方式的安全性最低，操作過程中容易出現紕漏，發生事故的幾率也高，而少汽無功運行方式的安全性一般。從機動性的角度來看，低負荷運行方式的機動性最高，兩班制啟停運行方式由于需要每日啟動，且啟動較慢，因此機動性也較低，而少汽無功運行方式由于不用進行沖轉和開網等比較繁瑣的操作步驟，啟動比較快，機動性也優于兩班制啟停運行方式。從操作量的降低來考慮，低負荷運行方式的操作量比較少，兩班制啟停運行方式的操作量最多，而少汽無功運行方式的操作量則一般。從經濟性的降低來考慮，低負荷運行方式的機組效率比較低，運行的時間越長，所造成的經濟損失就越大，而兩班制啟停運行方式和少汽無功運行方式則沒有效率低下的情況，但是啟停對設備的損耗也很大，經濟上合理的火電大機組調峰運行方式與最低負荷的持續時間有關。對單臺機組來講，選擇低負荷運行方式或兩班制啟停運行方式或少汽無功運行方式的臨界時間是一定的，如果低負荷的持續時間大于臨界值，應該停運，把負荷分配到別的機組。采用兩班制啟停運行方式由于機組啟停消耗較大，當少于低負荷運行時，因機組效率降低會多消耗燃料量，考慮到機組安全性和操作方便，該機組應該采用低負荷運行方式。

結語：

當帶基本負荷的機組運行時，必需明確機器部件的改進以及操作規范的重要性，加強對機組動態的監測。當給水壓力影響鍋爐熱循環以及熱力供應的穩定時，應該應用混合變壓運行方式，這樣不僅可以保持機組的經濟和安全，操作過程也非常簡便。如果機組的最低負荷時間較短，應該選擇低負荷調峰運行的方式，如果機組的最低負荷時間較長，則應該選擇兩班制啟停運行方式。如果想達到機組最佳調峰運行水平，除了應該重視電網負荷性質、機組的經濟和安全，還應該重視機組的管理方法以及操作規范等。

[1]胡建濤，常本輝，田富軍等.火電大機組調峰方式簡析[M].中國科學信息資源研究利用出版社，2013（23）：124-125.

[2]劉小燕，黃家輝，董新宇等.火電大機組調峰方式探究[M].中國科學信息資源研究利用出版社，2014（33）：23-24.