浅析火电厂大机组调峰运行方式

符旭

摘 要：在电网容量不断扩大的背景下，越来越多的高参数大容量机组也已经加入了进来，而这样峰谷差的矛盾也就更加的突出了。现阶段，火电仍是我国各大电网的最重要组成结构，那么大容量的火电机组参与调峰运行就也是非常重要和必要的。发电机组的调峰方式都很多因素都是密切相关的，如系统改造的成本、电网的负荷特性、调峰的幅度、机组的性能以及操作的实际工作量等，现阶段，最常采用的就是低负荷运行、两班制启停运行以及少汽无功和低速旋转热备用这三种运行方式。文章便从安全性和经济性的角度出发，深入的对比和分析了这三种火电大机组调峰运行方式，并临界时间这一概念为基础，对不同环境下应采用的调峰运行方式提出了科学的建议。

关键词：火电大机组；调峰运行方式；临界时间

1 低负荷运行方式

当带有基本负荷的火电机组参与到电网调峰的进程中时，汽轮机的低负荷运行是其最主要的运行方式，而锅炉燃烧过程中是否是足够稳定的对其最低的负荷是有着直接的影响的，火电机组技术上所允许的最低负荷值则直接决定了调峰的幅度。在实际运行的过程中，主要可以采用三种运行的方式，分别为定压运行、变压运行以及混合变压运行，而混合变压运行就是一种将定压运行和变压运行结合起来的运行方式，在某一个负荷段，机组是采用定压运行的方式的，而在其余的负荷段，机组则是采用变压运行的方式的。

在分析定压运行和变压运行这两种方式的安全性时，如果采用了变压运行这一方式，因为其蒸气温度不会产生太大的变化，那么汽轮机转子、锅炉汽包、气缸以及下降管管座等位置处也都不会产生太大的热应力，因此，采用变压运行这一方式时，机组运行的安全稳定性更好。

2 两班制启停运行方式

所谓的两班制启停的运行方式就是指火电机组在承担调峰任务的过程中，其白天是正常工作的，而在夜间则是停止运行的，到了第二天清晨再重新启动并网。两班制启停运行方式虽然有着更大的调峰范围，但其运行操作也是更为复杂的，同时由于运行过程中要不断的对设备进行启停操作，那么机组的金属部门就会经常遇到剧烈的温度变化，产生很大的交变热应力，那么这些部件的低周疲劳损耗就会不断加大，从而降低机组的使用寿命。所以，如果火电机组是带尖峰负荷或是带中间负荷的，机组的生产厂家对其寿命的损耗率、启停的方式以及启停的次数都是有着明确的规定的。

如果火电厂大机组采用恶劣两班制启停运行这种调峰的方式，那么就会大大的增加机组热状态下的启动和停机的次数，运行工作人员的操作复杂程度以及劳动强度也都大大的提高了，那么也会提高机组发生故障和事故的概率，因此，我们就必须不断的提升火电机组设备的自动化水平。另外，这种方式还提高了设备出现腐蚀问题的概率，原来沉积在汽轮机和锅炉内部的腐蚀性物质就会被重新搅起来，大大的加剧了设备的腐蚀程度。而为了更好的适应这种运行方式，相关人员就必须准确的估算出设备启停过程中的热量损失，对机组设备进行有针对性的技术改造。

3 少汽无功和低速旋转热备用运行方式

少汽无功调峰运行的方式就是指在停炉不停机的状态下，发电机是以电动的方式运行的，电网与机组并不会解列，而是处于热备用状态的。对于因为鼓风摩擦而产生的热量，来自于母管的少量蒸汽或是相邻机组的抽汽就可以将其全部带走。少汽无功的运行方式不再有并网和冲转的过程中，而是多了蒸汽运行的阶段，设备的运行状况、选择的供汽方式、机组的容量以及启停设备时的操作方式对燃料的实际消耗量都是有着直接的影响的。而与两班制的运行方式相比，由于少汽无功这种运行方式的冷却汽轮机叶片蒸汽的热量损失更大，因此，其经济性也就是更差一些的。

与少汽无功的运行方式相比，低速旋转热备用的运行方式是一种将汽轮机负荷降低到零的方式，在此过程中发电机会发生解列，汽轮机无论以怎样的转速运行，其都是要低于转子第一阶临界转速的，并且其是处于热备用状态的。一些发达国家对低速旋转热备用这一运行方式进行了更加详细的研究，实践也证明了与两班制启停运行方式相比，低速旋转热备用这一运行方式的经济性更好，但是采用这种方式时，必须有专人在现场实时的监控机组的运行状况，避免其速度超过临界转速，因此，这一运行方式的应用也是有一定的局限性的。

4 不同调峰运行方式的比较

我们主要从以下五个参数对不同的调峰运行方式进行对比和分析：（1）调峰的幅度。从实际的运行效果来看，采用低负荷的调峰运行方式时，其调峰的幅度是要低于50%的，而采用两班制启停、少汽无功以及低速旋转热备用这三种调峰运行方式时，调峰的幅度是可以达到100%的；（2）安全性。在负荷不断发生变化的过程中，采用低负荷的调峰运行方式时，其安全性是最好的，而采用两班制启停的运行方式时，由于其操作是最为复杂的，并且涉及的安全问题也最多的，因此，这种方式是最常发生设备运行事故的，其安全性是最差的；（3）操作量。在实际运行的过程中，我们发现操作量最多的运行方式应是两班制启停的运行方式，而操作量最好的则是低负荷的运行方式，少汽无功运行方式的操作量是介于这两种运行方式之间的；（4）机动性。机动性最好的调峰运行方式同样也是低负荷的运行方式，而少汽无功的运行方式由于不再有并网、冲转、升速以及抽真空等复杂的操作，并且其启动的时间也很短，因此，少汽无功的机动性是仅次于低负荷的运行方式。而两班制启停运行方式需要花费大量的启动时间，那么其机动性就是最差的；（5）经济性。采用低负荷运行这种调峰方式时，机组的效率是在不断降低的，那么其运行的时间越长，所产生的经济损失也就越大。而两班制启停和少汽无功这两种调峰方式在机组的启停过程中，也会产生一定的经济损失，可见，从经济性上来评价不同调峰的运行方式时，低谷负荷的持续时间对其是有着直接的影响的。对于单台的机组来说，我们应引入临界时间这一概念，那么这三种方式临界时间的计算公式就应为：Ter=Bs/N（bl-bn），在公式中，Ter就是临界时间，Bs为机组的调峰启停损失，bl为低负荷的耗煤率，bn为额定负荷下的耗煤率，而如果T为机组低谷负荷的持续时间，如果Ter是小于T的，那么就应让机组停止运行，所以，如果采用的是两班制启停的调峰运行方式，其与低负荷运行的方式相比，前者所消耗的燃料量就是是更多的。

5 结束语

通过以上的论述，我们对火电厂大机组不同调峰运行的方式进行了对比和分析，并得出了以下结论：（1）如果参与到调峰运行工作中的是带基本负荷的机组，那么应有专人实时监控其运行状态，同时应科学的处理操作改进、设备改造的费用与调峰收益之间的关系；（2）如果电网低谷负荷的持续时间不长，那么建议采用低负荷调峰的运行方式，而如果时间较长，则应采用两班制启停调峰的运行方式；（3）如果负荷过低，不建议采用变压运行，如果在额定负荷附近，定压运行的操作简单，并且经济性更好，混合变压运行更加适用于大机组低负荷的调峰运行。应以机组调峰的性能测试来确定变负荷的速率，通常情况下，每分钟是应小于3%的额定负荷的；（4）在为火电厂大机组选择调峰运行方式时，应综合的考虑机组的经济性、安全性、电网负荷的特性、人员操作设备的水平和管理水平等因素。

参考文献

[1]苗乃金.国产燃煤机组调峰性能试验研究[J].热力发电，2007.

[2]赵洁.浅谈机组参与电网调峰的运行方式及效益分析[J].电网技术，2012.

[3]李正华.大机组调峰及负荷调度的优化研究[J].武汉水电大学，2009.