1 000 MW超超臨界機(jī)組一次調(diào)頻技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

包偉偉, 曹瑞峰, 段金鵬, 余海鵬

(1. 哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司， 哈爾濱 150046； 2. 東北電力大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院， 吉林吉林 132012)

隨著大容量發(fā)電機(jī)組在我國(guó)電網(wǎng)中裝機(jī)比例的不斷增加和用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量要求的不斷提高，電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性越來(lái)越重要。各種外界原因比如大功率用戶(hù)并網(wǎng)、大容量機(jī)組跳閘等導(dǎo)致電網(wǎng)頻率有較大波動(dòng)時(shí)，僅通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)節(jié)在網(wǎng)機(jī)組的負(fù)荷分配將無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性的要求。此時(shí)，只有通過(guò)在網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻功能的及時(shí)響應(yīng)，才能有效彌補(bǔ)這一不足。因此，大容量發(fā)電機(jī)組是否具有良好的一次調(diào)頻性能，就顯得非常重要[1]。

國(guó)產(chǎn)1 000 MW超超臨界機(jī)組大多采用常規(guī)的調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流技術(shù)進(jìn)行一次調(diào)頻，這一技術(shù)在電廠(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中被普遍反饋調(diào)頻能力不足且調(diào)頻運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不好。1 000 MW超超臨界機(jī)組作為我國(guó)目前火力發(fā)電設(shè)備的主流機(jī)型，提高其一次調(diào)頻性能對(duì)于增強(qiáng)電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性以及響應(yīng)節(jié)能減排等工作都具有重要意義。為提高該系列機(jī)組的一次調(diào)頻性能及經(jīng)濟(jì)性水平，近幾年行業(yè)內(nèi)正在研究相應(yīng)的替代性技術(shù)并取得了很大的進(jìn)展。

目前，針對(duì)該系列機(jī)組的一次調(diào)頻發(fā)展出的替代性技術(shù)主要分為兩類(lèi)，這兩類(lèi)技術(shù)均以調(diào)節(jié)回?zé)岢槠繛橹饕{(diào)節(jié)手段，其中一類(lèi)通過(guò)直接調(diào)節(jié)回?zé)岢槠縼?lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻[2]，另一類(lèi)通過(guò)調(diào)節(jié)凝結(jié)水量間接調(diào)節(jié)回?zé)岢槠縼?lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻[3-4]。筆者以某新型高效1 000 MW超超臨界機(jī)組為例[5-8]，主要從熱力特性和熱經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫嬖敿?xì)論述上述一次調(diào)頻技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流調(diào)頻

新型高效1 000 MW超超臨界機(jī)組原設(shè)計(jì)采用調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流一次調(diào)頻技術(shù)，這一技術(shù)要求調(diào)節(jié)閥在運(yùn)行時(shí)始終保持一定的節(jié)流狀態(tài)，稱(chēng)為預(yù)節(jié)流，按我國(guó)電網(wǎng)對(duì)一次調(diào)頻性能的要求，預(yù)節(jié)流壓損一般取主蒸汽壓力的3%～5%。當(dāng)機(jī)組有調(diào)頻需要時(shí)(以下如無(wú)特別說(shuō)明，均指向上調(diào)頻)，調(diào)節(jié)閥瞬時(shí)全部打開(kāi)，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量瞬時(shí)增加，增加的蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功，使得電功率相應(yīng)升高，從而響應(yīng)一次調(diào)頻指令。

采用這種調(diào)頻技術(shù)，由于調(diào)節(jié)閥始終處于節(jié)流狀態(tài)，根據(jù)節(jié)流過(guò)程的原理，節(jié)流后蒸汽的壓力將顯著降低，做功能力也相應(yīng)降低，這種降低表現(xiàn)為工質(zhì)的等熵焓降減少，減少的這一部分等熵焓降即為節(jié)流損失。調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流形成的壓損越大，則產(chǎn)生的節(jié)流損失就越大。圖1為該機(jī)組在100%負(fù)荷工況下調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流形成的節(jié)流損失分析的焓熵圖。

圖 1 預(yù)節(jié)流損失分析焓熵圖

由圖1可見(jiàn)：在100%負(fù)荷工況下，主蒸汽壓力為27.54 MPa，溫度為600 ℃，調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流壓損為5%，節(jié)流后壓力降低到26.16 MPa。由于節(jié)流影響，高壓缸的等熵焓降(主汽閥前到高排)由477.4 kJ/kg減少到465.1 kJ/kg，減少了12.3 kJ/kg，有效焓降也成比例降低，這將導(dǎo)致高壓缸效率顯著降低。

缸效率的定義式為：

η=h/hs

(1)

式中：η為缸效率；h為缸有效焓降，kJ/kg；hs為缸等熵焓降，kJ/kg。

對(duì)上式進(jìn)行小偏差線(xiàn)性化展開(kāi)，可得等熵焓降變化對(duì)缸效率影響的估計(jì)式：

(2)

將上述數(shù)據(jù)代入式(2)，不難算得，預(yù)節(jié)流將導(dǎo)致高壓缸的缸效率下降約2.5%。可見(jiàn)，預(yù)節(jié)流對(duì)高壓缸效率的影響很大，已經(jīng)嚴(yán)重影響到機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流壓損的取值不同，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響也不同。表1為該工況下不同調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流壓損對(duì)機(jī)組熱耗的影響。

表1 預(yù)節(jié)流壓損對(duì)機(jī)組熱耗的影響

由表1可見(jiàn)：在100%負(fù)荷工況下，調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流壓損取3%時(shí)，影響高壓缸效率約1.5%，影響機(jī)組熱耗約9.7 kJ/(kW·h)；調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流壓損取5%時(shí)，影響高壓缸效率約2.5%，影響機(jī)組熱耗約16.6 kJ/(kW·h)。在機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)，有些項(xiàng)目為了保證機(jī)組的一次調(diào)頻能力，往往將預(yù)節(jié)流壓損規(guī)定到5%甚至以上，這將嚴(yán)重犧牲機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

另一方面，采用這種調(diào)頻技術(shù)，由于調(diào)節(jié)閥在整個(gè)運(yùn)行區(qū)間內(nèi)需要產(chǎn)生一定的節(jié)流，因此不能全開(kāi)，這將導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥閥桿間隙不能被封閉，閥桿間隙將始終處于漏汽狀態(tài)。調(diào)節(jié)閥閥桿漏汽為最高能級(jí)的主蒸汽，雖然在機(jī)組熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)上將這一漏汽回收，減輕了做功損失，但其對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性的影響仍是不容忽視的。

在100%負(fù)荷工況下，該機(jī)組調(diào)節(jié)閥閥桿一段漏汽量設(shè)計(jì)值為2.75 t/h，二段漏汽量設(shè)計(jì)值為0.98 t/h，因此閥桿漏汽將產(chǎn)生做功損失1 887 kW。調(diào)節(jié)閥閥桿一段漏汽在三段回收，回收可排擠部分三段回?zé)岢槠@可獲得做功收益860 kW；二段漏汽去軸封冷卻器，凝結(jié)放熱可提高凝結(jié)水的溫度，排擠九段回?zé)岢槠喈?dāng)于在九段回收，這可獲得做功收益58 kW。同時(shí)，閥桿漏汽減少了再熱蒸汽量，再熱吸熱量減少2 519 MJ/h。做功和吸熱量變化對(duì)熱耗的影響可用下式估算[6]：

ΔQHR=-QHR0×ΔW/W0+ΔQ/W0

(3)

式中：QHR為機(jī)組熱耗，kJ/(kW·h)；ΔW為電功率變化量，kW；ΔQ為鍋爐吸熱變化量，kJ/h；QHR0為100%負(fù)荷工況下的機(jī)組熱耗，kJ/(kW·h)；W0為100%負(fù)荷工況下的機(jī)組電功率，kW。

該機(jī)組在100%負(fù)荷工況下的電功率為1 000 MW，機(jī)組熱耗為7 200 kJ/(kW·h)，代入式(3)，這一損失對(duì)機(jī)組熱耗的影響約為5 kJ/(kW·h)。

綜上所述，調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流一次調(diào)頻技術(shù)具有兩個(gè)顯著缺點(diǎn)：(1)調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流壓損導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行存在較大的節(jié)流損失；(2)調(diào)節(jié)閥不能全開(kāi)導(dǎo)致不能消除閥桿漏汽，存在漏汽損失。根據(jù)上述分析，在100%負(fù)荷工況下，這兩個(gè)因素合計(jì)影響機(jī)組熱耗可達(dá)約22 kJ/(kW·h)。另外，這種調(diào)頻技術(shù)主要依靠鍋爐蓄熱來(lái)提供一次調(diào)頻時(shí)的進(jìn)汽增量，在實(shí)際應(yīng)用中，超超臨界直流鍋爐普遍存在蓄熱不足的問(wèn)題，因此還存在鍋爐蓄熱不足導(dǎo)致的調(diào)頻能力不足、響應(yīng)深度不夠等缺點(diǎn)。

2 可調(diào)整回?zé)岢槠{(diào)頻

近幾年，隨著超超臨界發(fā)電技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，可調(diào)整回?zé)岢槠夹g(shù)[9]通過(guò)在回?zé)嵯到y(tǒng)上設(shè)置更高參數(shù)的回?zé)岢槠跋鄳?yīng)的壓力調(diào)節(jié)閥，按需要調(diào)整抽汽壓力，從而達(dá)到控制機(jī)組給水溫度的目的。采用可調(diào)整回?zé)岢槠夹g(shù)，不但可提高機(jī)組在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的給水溫度，而且能提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，因此這一技術(shù)迅速得到推廣應(yīng)用。

隨著對(duì)可調(diào)整回?zé)岢槠夹g(shù)研究的不斷深入，基于此技術(shù)進(jìn)行機(jī)組一次調(diào)頻的技術(shù)也隨之出現(xiàn)。由于可調(diào)整回?zé)岢槠某槠靠梢匀藶檎{(diào)整，當(dāng)機(jī)組需要增加出力時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)整減少進(jìn)入加熱器的汽量，增大進(jìn)入汽輪機(jī)做功的汽量，即可產(chǎn)生功率增量來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。

該機(jī)組采用基于0號(hào)高壓加熱器(簡(jiǎn)稱(chēng)0號(hào)高加)的可調(diào)整回?zé)岢槠夹g(shù)，這一技術(shù)在原設(shè)計(jì)的回?zé)嵯到y(tǒng)上增加了一級(jí)更高參數(shù)的0級(jí)回?zé)岢槠Ｓ晌墨I(xiàn)[5]可知，該機(jī)組0號(hào)高加的工作原理為：在100%負(fù)荷以上，0級(jí)回?zé)岢槠麎毫φ{(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)；在75%～100%負(fù)荷時(shí)，該壓力調(diào)節(jié)閥節(jié)流運(yùn)行，節(jié)流后壓力設(shè)定為8.16 MPa，以保持給水溫度不變；在75%負(fù)荷以下，該壓力調(diào)節(jié)閥完全打開(kāi)，壓力隨負(fù)荷自然升降。因此，0級(jí)回?zé)岢槠康拇笮≡诓煌?fù)荷有較大的差別，從而通過(guò)改變0級(jí)回?zé)岢槠繉?shí)現(xiàn)的功率增量也有所不同。表2為該機(jī)組在不同負(fù)荷工況下的0級(jí)回?zé)岢槠麉?shù)以及完全切除0級(jí)回?zé)岢槠蟮臉O限調(diào)頻能力數(shù)據(jù)。

表2 可調(diào)整回?zé)岢槠{(diào)頻特性數(shù)據(jù)

由表2可見(jiàn)：在100%負(fù)荷及以上，0號(hào)高加未投入，回?zé)岢槠麩o(wú)流量，因此不能向上調(diào)頻；在90%負(fù)荷時(shí)，0號(hào)高加部分投入，回?zé)岢槠繛?1.6 t/h，切除后獲得的最大功率增量為14.8 MW，約為額定功率的1.5%；在75%負(fù)荷時(shí)，0號(hào)高加完全投入，回?zé)岢槠繛?10.1 t/h，切除后獲得的最大功率增量為28.1 MW，約為額定功率的2.8%。可見(jiàn)，在75%～100%負(fù)荷時(shí)，調(diào)頻能力受限；在75%負(fù)荷時(shí)，調(diào)頻能力最強(qiáng)；在75%負(fù)荷以下，調(diào)頻能力隨負(fù)荷降低而降低。在整個(gè)負(fù)荷區(qū)間上，最大調(diào)頻能力為2.8%。

該技術(shù)在75%負(fù)荷以上區(qū)間調(diào)頻能力受限的主要原因是0號(hào)高加的運(yùn)行方式造成的，可通過(guò)調(diào)整0號(hào)高加的運(yùn)行方式來(lái)解決。0號(hào)高加在75%負(fù)荷以上限制投入的主要原因是防止給水溫度超溫，以保證鍋爐效率及鍋爐水冷壁和省煤器的安全。如果在機(jī)爐設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮了上述問(wèn)題，將額定給水溫度的設(shè)計(jì)值提高，則可改善這一情況，可擴(kuò)大0號(hào)高加的投運(yùn)范圍。如果將額定給水溫度從300 ℃提高到315 ℃，則在100%負(fù)荷工況下，0號(hào)高加就已經(jīng)投入，回?zé)岢槠靠蛇_(dá)到137.67 t/h，對(duì)應(yīng)的調(diào)頻能力可達(dá)到3.1%。在93%負(fù)荷時(shí)，0號(hào)高加就可完全投入，回?zé)岢槠窟_(dá)到161.76 t/h，對(duì)應(yīng)的調(diào)頻能力可達(dá)到3.8%，可進(jìn)一步提高該技術(shù)的調(diào)頻能力。

采用這種調(diào)頻技術(shù)，在向上調(diào)頻到極限時(shí)，0號(hào)高加完全切除，給水溫度顯著降低，機(jī)組的熱耗將會(huì)升高。在向下調(diào)頻時(shí)，給水溫度將會(huì)升高，因此機(jī)組的熱耗又會(huì)降低。如果認(rèn)為向上和向下調(diào)頻的概率相等的話(huà)，那么就可認(rèn)為其對(duì)經(jīng)濟(jì)性一反一正的影響可互相抵消，因此從長(zhǎng)期運(yùn)行的角度來(lái)看可認(rèn)為對(duì)經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有影響。另外，該技術(shù)由于直接調(diào)節(jié)回?zé)岢槠浚虼藱C(jī)組功率對(duì)于調(diào)頻的響應(yīng)時(shí)間很短，在響應(yīng)時(shí)間上優(yōu)于調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流調(diào)頻。

首先，采用這種調(diào)頻技術(shù)，在向上調(diào)頻時(shí)給水溫度降低會(huì)對(duì)脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響，尤其在低負(fù)荷時(shí)，如果溫度下降太多，有可能會(huì)造成脫硝系統(tǒng)跳出；其次，在0號(hào)高加完全投入后，將不能再通過(guò)加大回?zé)岢槠慷蛳抡{(diào)頻，因此，為保證具有全調(diào)頻能力，0級(jí)回?zé)岢槠韫?jié)流運(yùn)行，這將削弱0號(hào)高加的經(jīng)濟(jì)性增益；最后，在調(diào)頻重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，鍋爐熱負(fù)荷增加明顯，因此爐側(cè)的燃料供給相應(yīng)要跟上，否則會(huì)對(duì)總的調(diào)頻性能產(chǎn)生影響。

筆者主要分析了僅調(diào)節(jié)0號(hào)高加回?zé)岢槠麉⑴c一次調(diào)頻的情況，顯然，如果能夠調(diào)節(jié)的高加回?zé)岢槠蕉啵瑒t相應(yīng)的調(diào)頻能力也越大，文獻(xiàn)[10]對(duì)此進(jìn)行了建模仿真研究并作了詳細(xì)的討論。由其論述可知：在100%負(fù)荷工況下，將1號(hào)、2號(hào)及3號(hào)高加回?zé)岢槠{(diào)節(jié)閥開(kāi)度關(guān)小至30%，大約20 s后，機(jī)組負(fù)荷上升至1 050 MW，增大約5%。當(dāng)然，給水溫度也將下降，在經(jīng)過(guò)約60 s后，給水溫度由289 ℃降低至270 ℃。可見(jiàn)，在進(jìn)一步增加可調(diào)整回?zé)岢槠臄?shù)量后，這種調(diào)頻技術(shù)將具有更好的調(diào)頻能力。

3 凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻

凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻通過(guò)改變凝結(jié)水的流量，從而間接改變各級(jí)低壓加熱器(簡(jiǎn)稱(chēng)低加)的回?zé)岢槠縼?lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。

該機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)共經(jīng)過(guò)5個(gè)低加和1個(gè)除氧器，當(dāng)凝結(jié)水量減少時(shí)，由于加熱需要的回?zé)崃繙p少，從9號(hào)低加到除氧器的各級(jí)加熱器的抽汽量都會(huì)減少，減少的抽汽將進(jìn)入中低壓缸膨脹做功。在極限情況下，假設(shè)凝結(jié)水全部被節(jié)流，那么理論上產(chǎn)生的極限功率增量應(yīng)為：

(4)

式中：Gn為第n段的抽汽質(zhì)量流量，t/h；in為第n段的抽汽焓，kJ/kg；ic為排汽焓，kJ/kg。

由于機(jī)組在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各段回?zé)岢槠慷家獪p少，因此負(fù)荷對(duì)于凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻的調(diào)頻能力有直接的影響。表3為不同負(fù)荷工況下的凝結(jié)水系統(tǒng)的回?zé)岢槠考跋鄳?yīng)的極限調(diào)頻數(shù)據(jù)。由表3可見(jiàn)：在100%負(fù)荷工況下的極限功率增量為66.3 MW，約為額定功率的6.6%；在75%負(fù)荷工況下的極限功率增量為44.5 MW，約為額定功率的4.4%。可見(jiàn)，隨著負(fù)荷降低，調(diào)頻能力逐漸下降。在50%～100%負(fù)荷，極限調(diào)頻能力約為額定功率的2.5%～6.6%。在實(shí)際運(yùn)行中由于凝結(jié)水系統(tǒng)最小流量的限制，并不能完全切除凝結(jié)水量，因此這只是一個(gè)理想的性能指標(biāo)。

表3 凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻特性數(shù)據(jù)

在同一負(fù)荷下，凝結(jié)水節(jié)流的比例不同，產(chǎn)生的功率增量也將不同。表4為75%負(fù)荷工況下不同凝結(jié)水節(jié)流量時(shí)的調(diào)頻特性數(shù)據(jù)。

表4 不同節(jié)流量調(diào)頻特性數(shù)據(jù)

由表4可見(jiàn)：在75%負(fù)荷工況下，當(dāng)凝結(jié)水量減少283.84 t/h時(shí)，電功率的增量為9.39 MW，為額定功率的0.9%；當(dāng)凝結(jié)水量減少852.39 t/h時(shí)，電功率的增量達(dá)到27.94 MW，為額定功率的2.8%。可見(jiàn)，隨著凝結(jié)水節(jié)流量的增加，電功率的增量也相應(yīng)增加。

圖2為凝結(jié)水節(jié)流比例與電功率增量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系。由圖2可見(jiàn)：電功率增量百分?jǐn)?shù)與凝結(jié)水量的節(jié)流比例滿(mǎn)足很好的線(xiàn)性關(guān)系，這對(duì)于一次調(diào)頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無(wú)疑是非常有利的；同時(shí)，由曲線(xiàn)外推可知，當(dāng)凝結(jié)水節(jié)流比例達(dá)到100%時(shí)，電功率的增量約為4.8%，這與表3的計(jì)算結(jié)果基本一致。如果凝結(jié)水系統(tǒng)的最小流量按額定流量的20%考慮，則在75%負(fù)荷工況，最小流量占該工況凝結(jié)水的比例約為26%，由曲線(xiàn)可以查到，該工況下凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻的最大調(diào)頻能力約為3.6%。

圖2 凝結(jié)水量與電功率增量關(guān)系

采用這種調(diào)頻技術(shù)，在重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)后鍋爐的吸熱量幾乎不發(fā)生變化，這是因?yàn)樵谡{(diào)頻時(shí)，凝結(jié)水流量減少，但是鍋爐給水量保持不變，給水的缺口由除氧器的儲(chǔ)水來(lái)補(bǔ)充。對(duì)于機(jī)組來(lái)說(shuō)，從除氧器向下一直到鍋爐，所有熱力參數(shù)基本上保持不變。這種調(diào)頻技術(shù)是利用除氧器的儲(chǔ)熱，與前兩種調(diào)頻技術(shù)有著本質(zhì)區(qū)別。

凝結(jié)水節(jié)流進(jìn)行調(diào)頻時(shí)，進(jìn)入除氧器的水量以及回?zé)岢槠慷紲p少，而給水流量則保持不變，因此除氧器水位將快速降低；同時(shí)，由于出水流量減小，凝汽器熱井的水位將快速升高。不難看出，這兩個(gè)容器水位的持續(xù)變化將成為限制調(diào)頻性能的一個(gè)重要因素。對(duì)此，可在機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)一次調(diào)頻需求，加大這兩個(gè)儲(chǔ)水容器的容積，可改善凝結(jié)水節(jié)流的調(diào)頻性能。

采用這種調(diào)頻技術(shù)，不但可以增加功率，也可以減少功率，即向下調(diào)頻，這只需要增大凝結(jié)水流量即可，整個(gè)工作過(guò)程與增加功率完全是反向的。另外，這種調(diào)頻技術(shù)的可投入?yún)^(qū)間與負(fù)荷的關(guān)系也不大，特別是在高負(fù)荷時(shí)，更能發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)。

由文獻(xiàn)[4]可知，該技術(shù)機(jī)組電功率對(duì)凝結(jié)水節(jié)流的響應(yīng)延遲時(shí)間大約為10 s，且呈現(xiàn)先快后慢的特點(diǎn)。可見(jiàn)，相對(duì)于調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流調(diào)頻，凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻的響應(yīng)時(shí)間較慢，這主要是因?yàn)槟Y(jié)水節(jié)流調(diào)頻是一種間接調(diào)頻技術(shù)，而且中間過(guò)程主要是一個(gè)換熱過(guò)程，換熱過(guò)程的滯后性決定了節(jié)流調(diào)頻的響應(yīng)特性。當(dāng)凝結(jié)水節(jié)流達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，整個(gè)凝結(jié)水系統(tǒng)的換熱也將達(dá)到穩(wěn)態(tài)，此時(shí)機(jī)組的電功率將達(dá)到上述的能力值并保持不變。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

綜上所述，從調(diào)頻能力上來(lái)說(shuō)，可調(diào)整回?zé)岢槠{(diào)頻技術(shù)及凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻技術(shù)的調(diào)頻能力均受負(fù)荷的嚴(yán)格限制，在低負(fù)荷時(shí)調(diào)頻能力都達(dá)不到5%。因此，單獨(dú)應(yīng)用某一項(xiàng)技術(shù)不能滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)調(diào)頻的要求。從響應(yīng)時(shí)間來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流、可調(diào)整回?zé)岢槠际峭ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)閥直接調(diào)整蒸汽，響應(yīng)時(shí)間快，而凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻操作的是凝結(jié)水，中間還要經(jīng)歷一個(gè)換熱過(guò)程，因此響應(yīng)時(shí)間較慢。在蓄熱利用上，調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流是利用鍋爐側(cè)的蓄熱，可調(diào)整回?zé)岢槠氖菣C(jī)側(cè)及爐側(cè)，而凝結(jié)水節(jié)流則是除氧器的儲(chǔ)熱。

從經(jīng)濟(jì)性上來(lái)說(shuō)，采用可調(diào)整回?zé)岢槠约澳Y(jié)水節(jié)流一次調(diào)頻技術(shù)，均可避免調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流調(diào)頻對(duì)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生負(fù)面影響。顯然，調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流一次調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)性最差，可調(diào)整回?zé)岢槠{(diào)頻次之，凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)性最好。相對(duì)于原設(shè)計(jì)，如果采用凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻，可產(chǎn)生熱耗收益約22 kJ/(kW·h)。圖3為凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻與原設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性比較(THA為熱耗率驗(yàn)收)。

圖3 凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻經(jīng)濟(jì)性曲線(xiàn)

由圖3可知：采用凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻，在40%～75%負(fù)荷，機(jī)組熱耗可整體下降約22 kJ/(kW·h)。采用可調(diào)整回?zé)岢槠{(diào)頻在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)大體也能實(shí)現(xiàn)上述收益，但是在調(diào)頻過(guò)程中，由于給水溫度降低或者升高，會(huì)短暫影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，機(jī)組熱耗一般變化為10～20 kJ/(kW·h)。

按鍋爐效率95%、管道效率99%計(jì)算，采用凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻可使電廠(chǎng)的發(fā)電標(biāo)煤耗降低約0．8 g/(kW·h)，按年利用小時(shí)數(shù)6 000 h、標(biāo)煤價(jià)格800元/t計(jì)算，每年可節(jié)約標(biāo)煤4 789 t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益383萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

筆者對(duì)某1 000 MW超超臨界機(jī)組三種一次調(diào)頻技術(shù)的工作原理、調(diào)頻特性及經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行了詳細(xì)的論述及分析。由分析可知：調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)性最差，可調(diào)整回?zé)岢槠{(diào)頻次之，凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)性最好。與調(diào)節(jié)閥預(yù)節(jié)流一次調(diào)頻相比，采用凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻技術(shù)，可使機(jī)組熱耗降低約22 kJ/(kW·h)，經(jīng)濟(jì)性效果顯著。