火电大机组调峰运行方式浅析

孙志强

大唐长春第二热电有限责任公司

火电大机组调峰运行方式浅析

孙志强

大唐长春第二热电有限责任公司

随着科学技术的飞速发展，我国各电网容量在不断增加，高参数大容量的机组也在不断出现。从电网的组成上来看，中小机组来负担尖峰负荷的情况越来越少，因此，解决峰谷差问题迫在眉睫。笔者在本研究中从经济和安全方面考虑，阐述了火电大机组常见的几种调峰运行方式，并结合实际情况对这几种方式进行了分析比较，为相关行业提出了参考建议。

火电；大机组；调峰

前言：

我国电网的基本结构通常都是以火电为主，小部分水电又基本是径流式，当遇到丰水期时不能弃水调峰，在这种情况下火电大机组调峰运行方式已成为潮流。火电大机组的最佳调峰运行方式与机组的性能、调峰频率、尖峰负荷、工作量和相关费用等有关，常见的火电大机组调峰运行方式包括低负荷运行、两班制启停运行、少汽无功和低速旋转热备用运行等，本研究通过分析对比这几种运行方式为相关行业提出参考建议。

1.低负荷运行

火电大机组调峰的低负荷运行方式是带基本负荷的大机组负担尖峰负荷运行的，这种运行方式的最小负荷受到火力稳定性等因素的影响，调峰频率由机组技术上可行的最小负荷决定。实际能够应用的低负荷运行方式包括定压运行、变压运行、混合压运行等。其中混合压运行是在一部分负荷带应用定压运行，另外的一部分负荷带应用变压运行的运行方式。从运行的安全方面来考虑，与定压运行相比，变压运行由于蒸汽温度的变化幅度较小，使得汽轮、汽缸、汽包以及管座等位置的热效应力过大，这样更有利于安全运行。当应用变压运行方式时，循环汽轮机转子的使用时间都比定压运行方式要小。从经济方面考虑，应用变压运行方式的给水压力随着负荷的降低而降低，与定压运行方式相比少耗费了大量的泵功和厂用电。此外，变压运行方式调整节流时的损耗比较低，效率不高，所以汽轮机的效率可以基本稳定在较大的层次上。应该指出，由于不同机组的结构、配置和热力性能不同，转折点负荷有较大的区别，必须通过试验来确定。根据以上分析，建议大容量火电机组以低负荷运行方式担负调峰任务时，宜采用“定压-滑压-定压”的混合压运行方式。

2.两班制启停运行

两班制启停的运行方式是负责调峰责任的机组在白天正常工作，当晚上机组负荷最小时停止工作，第二天的早晨再重新启动机组开始运行。这种火电大机组调峰运行方式的调峰区域比较大，但是操作步骤比较复杂，对机器的使用年限影响也较大。两班制启停运行方式每天都对机组进行启停，机组的各个部件每天受到强烈的温度起伏以及由此产生的交变热效应力，所以造成各个部件的严重损耗，减少机组的使用寿命。因此，针对负责尖峰负荷或者有中间负荷的设备，设备的厂家通常都会对设备的启停方法、频率和使用寿命进行严格的检核。运用两班制启停运行方式时，启停的频率比较大，增加了操作人员的工作强度，导致发生事故的机会增多，所以对机组的智能化水平也提出了更高的要求。

3.少汽无功和低速旋转热备用运行

少汽无功的运行方式是锅炉停止工作，机组继续工作，发电机在电动的状态下运行，机组不电网解列，处于热备用状态。周边设备的抽汽作用和母管产生的一小部分蒸汽可以降低鼓风摩擦产生的温度。与两班制启停运行相比较，这种运行方式增加了一个蒸汽运行过程，不进行冲转和开网的步骤。少汽无功的运行方式下，煤消耗量的多少和供汽方法、机组设备的工作方法以及操作人员的操作规范有关，计算方法和两班制启停运行方式基本一致。通常情况下，少汽无功的运行方式汽轮机叶片蒸汽的热能损耗比较多，那么在经济方面也就不如两班制启停运行方式了。低速旋转热备用运行方式和少汽无功运行方式不同，这种运行方式是将汽轮机负荷降到零，发电机解列，汽轮机在低于转子第一阶临界转速的某一转速下运行，处于热备用状态。

4.不同调峰运行方式之间的分析比较

从调峰幅度的角度来看，两班制启停运行、少汽无功和低速旋转热备用运行方式都能够达到百分之百，低负荷运行方式则通常都低于百分之五十。从安全的角度来考虑，在一定的负荷变化范围内，低负荷运行方式的安全性最高，两班制启停运行方式的安全性最低，操作过程中容易出现纰漏，发生事故的几率也高，而少汽无功运行方式的安全性一般。从机动性的角度来看，低负荷运行方式的机动性最高，两班制启停运行方式由于需要每日启动，且启动较慢，因此机动性也较低，而少汽无功运行方式由于不用进行冲转和开网等比较繁琐的操作步骤，启动比较快，机动性也优于两班制启停运行方式。从操作量的降低来考虑，低负荷运行方式的操作量比较少，两班制启停运行方式的操作量最多，而少汽无功运行方式的操作量则一般。从经济性的降低来考虑，低负荷运行方式的机组效率比较低，运行的时间越长，所造成的经济损失就越大，而两班制启停运行方式和少汽无功运行方式则没有效率低下的情况，但是启停对设备的损耗也很大，经济上合理的火电大机组调峰运行方式与最低负荷的持续时间有关。对单台机组来讲，选择低负荷运行方式或两班制启停运行方式或少汽无功运行方式的临界时间是一定的，如果低负荷的持续时间大于临界值，应该停运，把负荷分配到别的机组。采用两班制启停运行方式由于机组启停消耗较大，当少于低负荷运行时，因机组效率降低会多消耗燃料量，考虑到机组安全性和操作方便，该机组应该采用低负荷运行方式。

结语：

当带基本负荷的机组运行时，必需明确机器部件的改进以及操作规范的重要性，加强对机组动态的监测。当给水压力影响锅炉热循环以及热力供应的稳定时，应该应用混合变压运行方式，这样不仅可以保持机组的经济和安全，操作过程也非常简便。如果机组的最低负荷时间较短，应该选择低负荷调峰运行的方式，如果机组的最低负荷时间较长，则应该选择两班制启停运行方式。如果想达到机组最佳调峰运行水平，除了应该重视电网负荷性质、机组的经济和安全，还应该重视机组的管理方法以及操作规范等。

[1]胡建涛，常本辉，田富军等.火电大机组调峰方式简析[M].中国科学信息资源研究利用出版社，2013（23）：124-125.

[2]刘小燕，黄家辉，董新宇等.火电大机组调峰方式探究[M].中国科学信息资源研究利用出版社，2014（33）：23-24.