火力发电厂低负荷调峰控制技术研究

文_李晓东 朔州职业技术学院

1 火力发电厂低负荷调峰控制技术

在火力发电厂调峰时，最低负荷取决于最低稳燃负荷，而最低稳燃负荷由燃烧条件决定，因此，在实际运行过程中，最低稳燃负荷受多种因素影响。基于此，本文设计了火力发电厂能量数学模型，分析其实际产出，并作为调峰控制的基础，对火力发电厂运行状态进行控制。

首先，构建火力发电厂能量模型

其中Q—供电过程中的能量消耗量；Pe—供电功率；q—机组热耗率；EQ、Ep—锅炉和管道的热效率。

根据反平衡试验结果，得到供电能量消耗量与供电功率之间的关系，并根据通过变负荷试验结果，得到不同发电功率下的热效率、热耗率，可以得到

其中Q-供电过程中的能量消耗量；f-电荷量；Pe-供电功率；q-机组热耗率。

此时，能量消耗量与供电功率之间的关系，是在对应的参数状态下得到的。在实际发电厂运行过程中，但这些参数以及状态并非定值，因此，需要对其进行确定，因此，本文分析了发电厂的循环水运行方式以及对应的功率消耗，以此提高对火力发电厂能量消耗量的计算精度。

1.2 循环水运行方式确定

确定火力发电厂运行方式之前，首先，要确定在循环过程中，发电厂机电功率的增加值与循环水功率消耗的增加值之间的最大差，即：

其中 ΔPt—发电厂电功率的增加值，ΔPp—循环水功率消耗的增加值。当存在时，则达到最佳循环水运行方式，此时的排汽压力、真空为最佳值。

循环水本身的功率消耗也不容忽视，因此，本文引入循环水的功率消耗，则发电厂最低负荷时的最佳真空可以表示为：

其中Se—未被利用的电能资源；Sw—循环水功率消耗。

在此基础上，在对火电厂内的实际负荷进行确定，并分析在最佳循环水运行方式下，真空达到最佳值时，循环水的功率消耗情况，为更加有效地提高火电厂的运行效率提供保障。

1.3 循环水功率消耗确定

在火力发电厂调峰时，机组负荷偏离其额定负荷的一个主要原因，为循环水的功率消耗，因此，准确计算循环水功率消耗，是减少发电厂用电率，降低功率消耗的有效手段。通过上文分析，确定了最佳真空运行方式，在上述循环水运行方式下，循环水消耗功率可以表示为：

其中 (DS—循环水流量。

在此条件下，即可对火力发电厂的能量消耗模型建立约束条件，并以此对其进行低功率调峰控制。

1.4 调峰控制实现

在上述运行条件的基础上，本文以电厂内的负荷分配为基础，建立负荷分配的目标函数：

负荷约束条件为

其中P—发电厂的最低负荷；Pmin—发电厂稳定运行的负荷下限；Pmax—发电厂稳定运行的负荷上限。

以此为基础，在约束条件下，求出模型的输出结果，实现对电厂进行低负荷调峰控制。其整体流程图如图1所示。

图1 电厂低负荷调峰控制流程图

2 实验测试

为测试本文所提出的调峰技术的性能，进行了实验测试。同时，为测试结果的可靠性，本文分别采用机组组合的梯级水电站跨省区多电网调峰优化调度方法和基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调峰方法同时进行测试。

2.1 实验环境

实验选用某火力发电厂为实验对象，其机组型高为800WM的冷空机组，锅炉型号为HB10/HG36.5，属于超临界压力直流锅炉，全钢架构造，锅炉包含106个吹灰器、其中，炉膛式56个，长伸缩式36个，半伸缩式14个，以及1个温度探针。其燃烧方式为对冲旋流方式，在其内部，以内置式启动分离器作为汽水双流程的分界，其分界标准为负荷强度为30%。

2.2 实验结果

分别采用3种方法对电厂的低负荷峰值进行调控，各自实验时间为1天，对比不同用电需求下，3种方法的控制结果，具体如表1所示。

从表1中可以看出，对比3种方法，本文方法的调控下的电厂电能，在满足用电需求的基础上，其输出值的差异始终在用电总量的10%以内，具有较好的调峰效果。这主要是因为所提方法实现对用电量的准确分析，以此为基础对电能产出进行有效控制，降低用电峰值与低谷引起的电能浪费，实现有效调峰。

表1 不同调峰方法的控制结果

在此基础上，本文对比了不同调控方法下，1天时间内，用电需求与电厂产能的差异，其结果如图2所示。

图2 不同调峰方法下的电能产出利用率

从图2中可以看出，在24小时的电厂电能利用率中，本文方法的利用率基本稳定在90%以上，在23：00～6：00时间段，为用电较低阶段，本文方法的电能利用率依然较高，表明低负荷调峰技术起到了明显作用，对于电厂的电能输出具有良好的控制效果。

3 结语

随着对电能的使用及要求的逐渐提高，短时间内用电量也呈现出较大差异，火力发电厂的调峰控制就显得尤为重要。本文提出的火力发电厂低负荷调峰控制技术研究，在满足用电需求的基础上，降低无效负荷，提高了输出电能的利用率，对于火力发电厂相关工作的开展具有一定的参考价值。