300 MW級供熱機組多模式深度調峰協同運行技術路線研究

馬可心，陳曉利，宋 浩，高繼錄

(國家電投集團東北電力有限公司，遼寧 沈陽 110181)

截至2019年底，“三北”地區靈活性改造僅完成5775萬kW，不到規劃目標的27%。深度調峰輔助服務補償標準偏低，已完成的改造項目收益不及預期，影響了系統調節能力的進一步釋放。為滿足電力平衡要求，需要煤電裝機發揮“托底保供”的作用[1-5]。煤電在系統中的定位將逐步由電量型電源向電量和電力調節型電源轉變。隨著新能源加速發展，煤電將更多地承擔系統調峰、調頻、調壓和備用功能。煤電為新能源發電“讓路”，更多地參與系統調節，多數時間運行在額定功率下，年利用小時數下降[6]。因此，為進一步提高火電企業靈活性調峰力度，最大限度實現熱電解耦，提升供熱機組的調峰能力和供熱能力。本文針對東北地區某300 MW級供熱機組，根據區域供熱與供電特性，對比分析了高背壓供熱技術、低壓缸切缸供熱技術、抽汽+熱泵供熱技術、高低壓旁路供熱+抽汽供熱技術、低壓缸切缸+熱泵供熱技術、抽汽+余熱回收等多種調峰模式對機組性能、調峰能力和供熱能力的影響，提出了最佳的調峰模式協同運行技術路線。

1 機組概況

某電廠在運機組為2臺300 MW機組，裝機總容量達到600 MW。1、2號汽輪機是由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造的亞臨界參數、一次中間再熱、高中壓合缸，單軸雙排汽、雙抽可調整、凝汽式機組, 型號為CC250/N300-16.67/537/537/0.981/0.39，具體參數見表1。1號機組于2010年11月15日完成168 h試運行，2號機組于2010年12月30日完成168 h試運行，于2018年對1號機組進行了低壓缸零出力改造，2020年對2號機組進行了低壓缸零出力改造。

表1 汽輪機主要技術參數

2 計算結果分析

2.1 不同工況下多種深度調峰方式對機組調峰能力的影響

圖1給出了凝汽設計工況、最大抽汽工況、高背壓工況、旁路+抽汽工況、抽汽+熱泵工況、切缸+熱泵、冬季工況、低壓缸切除工況、旁路工況、抽汽+煙氣余熱回收等14種工況下的機組發電負荷與主蒸汽流量的關系。由圖1可知，相同主蒸汽流量下，高低旁+切缸方式下機組發電負荷最低，為47.66 MW，該方式下深調負荷達15.89%。其次為切缸+200 MW熱泵調峰模式，該方式下機組發電負荷為61.45 MW，深調負荷為20.48%。調峰能力最差的方式為抽汽+熱泵模式，發電負荷為185.42 MW，深調負荷為61.81%。

圖1 不同深度調峰方式下機組發電負荷與主蒸汽流量關系曲線

2.2 不同工況下多種深度調峰對機組供熱能力的影響

圖2給出了不同深度調峰方式下機組供熱能力與主蒸汽流量的關系。由圖2可知，在主蒸汽流量相同時，切缸+200 MW熱泵協同深度調峰模式下的機組供熱能力最大，為451.20 MW。其次為高低旁+切缸模式，供熱能力為437.88 MW。高低旁深度調峰方式下機組供熱能力最低，為139.52 MW。

圖2 不同深度調峰方式下機組供熱能力與主蒸汽流量關系曲線

2.3 不同工況下多種深度調峰對機組發電煤耗的影響

圖3給出了不同深度調峰方式下機組發電煤耗與主蒸汽流量的關系。由圖3可知，在各工況下機組均能達到最大負荷的條件下，切缸+200 MW熱泵協同運行方式機組發電煤耗最低，為122.90 g/kWh。其次為切缸+100 MW熱泵協同運行方式，發電煤耗為148.91 g/kWh。高低旁深調方式下機組發電煤耗最高，為307.05 g/kWh，比切缸+200 MW熱泵深調方式下發電煤耗高60%。

圖3 不同深度調峰方式下機組發電煤耗與主蒸汽流量關系曲線

因此，綜合考慮機組性能、調峰能力和供熱能力等因素，切缸+200 MW熱泵的協同調峰模式是最優調峰方案。該方案在大幅提高機組供熱能力和調峰能力的同時，降低了機組能耗，最大限度地實現熱電解耦，提高機組經濟性。

3 結論

本文針對東北地區某300 MW級供熱機組，根據區域供熱與供電特性，對比分析了高背壓供熱技術、低壓缸切缸供熱技術、抽汽+熱泵供熱技術、高低壓旁路供熱+抽汽供熱技術、低壓缸切缸+熱泵供熱技術、抽汽+余熱回收等多種調峰模式對機組性能、調峰能力和供熱能力的影響，提出了最佳的調峰模式協同運行技術路線，研究得出如下結論。

a.綜合考慮機組性能、調峰能力和供熱能力等因素，切缸+200 MW熱泵的協同調峰模式是最優調峰方案。該方案在大幅提高機組供熱能力和調峰能力的同時，降低了機組能耗，最大限度地實現熱電解耦，提高機組經濟性。

b.在機組主蒸汽流量相同的條件下，高低旁+切缸方式下機組發電負荷最低，為47.66 MW，調峰能力最高，深調負荷可達15.89%。其次為切缸+200 MW熱泵協同調峰模式，該方式下機組發電負荷為61.45 MW，深調負荷為20.48%。

c.在機組主蒸汽流量相同的條件下，切缸+200 MW熱泵協同調峰模式下的機組供熱能力最大，發電煤耗最低，而高低旁深度調峰方式下機組供熱能力和發電煤耗均最差。