浅谈火电厂的电力调峰运行方式及其限制因素

摘 要：本文在国家电网提出的"全球能源互联网"的加快构建的情况下，分析了电厂机组在参与调峰过程中，长期处于变工况运行时引起的各类问题，从煤电机组调峰的需求、调峰方式、调峰的限制因素等方面进行了分析，提出了应对调峰问题的相关建议，以实现调峰的科学性和合理性。

关键词：火电厂；调峰；限制因素

随着社会经济的快速发展，我国电力市场展现出了新的特点，即电力系统中的电力负荷峰谷差越来越大，而且持续时间也不断增长。本文着重分析了通过研究电网调峰运行方式及其限制因素，希望从根本上解决电网调峰能力不足的问题。

1、电厂的电力调峰运行方式

用电用户的用电负荷是随时间变化而变化的，同时电能的无法储存，也给电厂的调峰运行增加了难度。这就要求电厂做到用户需要多少电，电厂就应该发多少电。通常为了保证电网供电稳定，发电厂通常根据电网负荷的变化同步发出相匹配的电量的调节称为电力调峰。目前国内的调峰功能主要还是有火电厂来完成的。火电厂参与电网调峰的主要运行方式有以下三种：①低负荷运行方式是一种传统的调峰运行方式，运行过程中主要机组的负荷跟随电网需要而时刻发生变化。运行过程中，为了减小调峰电厂的调峰压力，机组尽可能在允许值最低负荷情况下工作。这种运行方式的主要限制因素是锅炉的最低燃物负荷。实际运行中低负荷调峰主要有定压运行、滑压运行和复合滑压运行三种方式，这种运行方式在一定程度上可以延长设备的使用寿命，对增强机组的负荷变化相应速度也是有利的，使得机组可以更好的参与调峰任务。但是抽汽压力跟随复合的变化而变化，加热器和除氧器的温度和压力得变化频率也过快，对设备容易产生疲劳损伤。②两班制运行方式也是电厂进行调峰的一种方式，机组依据电网日负荷曲线的分配规律，白天正常运行，夜晚在负荷低谷期停机8小时左右，次日清晨在以热态方式启机，使得机组重新并网运行。这种调峰方式的有点在于调峰处理空间大，夜间停机后监控简单。缺点在于操作比较麻烦，主副机频繁的启停会导致设备的使用寿命缩短。此外，频繁启停机也会造成很的经济损失，并且机组停启过程中对参数要求也极为严格，操作性复杂，对安全也有一定隐患。③将机组负荷在电网处于低谷期时降至为零，但并不与电网解列，而是通过从电网中吸收少量电能来保持机组处于一种在额定转速下旋转的热备用无功状态。

目前我国火力发电机组采用最多的调峰方式是变负荷电力调峰运行模式，下面主要讨论限制这种调峰方式的各种因素，这对安全运行和更好的调峰都是十分必要的。

2、调峰的限制因素

热电联产机组是火电机组的一种形式，本质上与普通热电机组电力调峰的限制因素相同，但是，热电机组因其自身的热电负荷特性又有其特殊性。同时辅机和各个系统的管门管道布置也对调峰有一定的影响。机组的安全、稳定经济的运行，是电厂运行的宗旨。下面介绍限制调峰的主要因素。

2.1 锅炉限制因素

锅炉是火力发电厂中最基本的能量转换设备。主要功能是使燃料在炉内燃烧放任，将水加热成蒸汽，供汽轮机使用。锅炉在低负荷下稳定燃烧是低负荷调峰运行方式的基礎。锅炉主要燃料是煤，保证煤质稳定是锅炉稳定燃烧的根本。锅炉在低负荷运行时炉膛内热强度较低，如果所用煤质较差或者煤质突然发生变化，会对炉膛燃烧产生不同程度的影响，甚至导致锅炉直接熄灭。因此煤质的稳定是研究其他配煤技术的基础。磨煤机应该选择单机容量小但是多台联合运行的方案，确保锅炉在低负荷下稳定运行。低负荷运行过程中，锅炉内燃烧过程比较复杂，锅炉应对突发工况的能力也比较弱，一些细微的变化也可能影响锅炉稳定运行。因此锅炉要保持低负荷下稳定燃烧，最低连续稳定运行负荷应不大于 40%，对于煤粉炉要求炉膛容积热负荷不低于150000 kJ/（m3·h）。如果机组运行负荷低于锅炉低负荷而导致的锅炉灭火，可以投油助燃。同时通过机炉协调控制来保证在变负荷运行过程中的机炉匹配。低负荷运行下另一个主要因素是水动力的安全性。在机组低负荷运行时，炉膛内火焰填充程度比较差，水冷壁吸热不均匀，汽水循环管路之间的热偏差比较大，会发生汽水流量分配不均匀从而引起循环速度偏差，造成水循环不畅通。在低负荷运行下，一般规定正常循环时的最小循环流速为 0.3m/s，滑压运行时的水循环可靠性优于定压运行。低负荷运行时，锅炉辅机也会对机组的正常运行产生一定的限制。当过热蒸汽温度和再热蒸汽温度降低时，此时要注意空气预热器发生低温腐蚀现象，这时要根据调峰要求重新调试燃烧和制粉系统，分系统也需要设置防爆措施。由于炉水循环泵在低负荷时容易出现汽蚀现象，要根据铭牌参数计算他能接受的负荷变化范围，同时净正吸入压头要满足压力要求。机组在变化工况运行时，要调整风机的处理能力，使其叨叨一定平衡。此外，低负荷时调整给粉机的转速也能很快的适应锅炉负荷的变化。

2.2汽机侧限制因素

汽轮机转子的寿命还受汽轮机允许负荷的影响，汽轮机可根据调峰负荷曲线和调度进行负荷变动，负荷的变化会直接影响气缸转子金属的温度，转子在这种情况先同期产生疲劳损害，降低其使用寿命，这样又间接的影响了负荷变动的频率。在定压负荷运行降低时，通过调节级的流量也会减少，级后的温度也会有所降低，温度的改变直接影响高中压转子受热压力的不稳定，从而产生较大的热应力。在滑压运行负荷减低时，调节气门全部打开，调节级前后压力均降低，温度变化较小，转子收到的热应力也较小。

3、结语

本文主要分析了国内目前一些火电机组参与调峰的几种方式，在低负荷运行时分别分析了锅炉与汽轮机对机组参与电力调峰的限制因素，初步总结了供热机组的电力调峰范围。为后续热电调峰范围的提出了一些理论基础。

参考文献：

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作者简介：

程大军（1972.09—）男，汉族，东北电力大学，火电厂集控运行专业，大专，主要从事锅炉技术管理工作。