300 MW级供热机组多模式深度调峰协同运行技术路线研究

马可心，陈晓利，宋 浩，高继录

(国家电投集团东北电力有限公司，辽宁 沈阳 110181)

截至2019年底，“三北”地区灵活性改造仅完成5775万kW，不到规划目标的27%。深度调峰辅助服务补偿标准偏低，已完成的改造项目收益不及预期，影响了系统调节能力的进一步释放。为满足电力平衡要求，需要煤电装机发挥“托底保供”的作用[1-5]。煤电在系统中的定位将逐步由电量型电源向电量和电力调节型电源转变。随着新能源加速发展，煤电将更多地承担系统调峰、调频、调压和备用功能。煤电为新能源发电“让路”，更多地参与系统调节，多数时间运行在额定功率下，年利用小时数下降[6]。因此，为进一步提高火电企业灵活性调峰力度，最大限度实现热电解耦，提升供热机组的调峰能力和供热能力。本文针对东北地区某300 MW级供热机组，根据区域供热与供电特性，对比分析了高背压供热技术、低压缸切缸供热技术、抽汽+热泵供热技术、高低压旁路供热+抽汽供热技术、低压缸切缸+热泵供热技术、抽汽+余热回收等多种调峰模式对机组性能、调峰能力和供热能力的影响，提出了最佳的调峰模式协同运行技术路线。

1 机组概况

某电厂在运机组为2台300 MW机组，装机总容量达到600 MW。1、2号汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造的亚临界参数、一次中间再热、高中压合缸，单轴双排汽、双抽可调整、凝汽式机组, 型号为CC250/N300-16.67/537/537/0.981/0.39，具体参数见表1。1号机组于2010年11月15日完成168 h试运行，2号机组于2010年12月30日完成168 h试运行，于2018年对1号机组进行了低压缸零出力改造，2020年对2号机组进行了低压缸零出力改造。

表1 汽轮机主要技术参数

2 计算结果分析

2.1 不同工况下多种深度调峰方式对机组调峰能力的影响

图1给出了凝汽设计工况、最大抽汽工况、高背压工况、旁路+抽汽工况、抽汽+热泵工况、切缸+热泵、冬季工况、低压缸切除工况、旁路工况、抽汽+烟气余热回收等14种工况下的机组发电负荷与主蒸汽流量的关系。由图1可知，相同主蒸汽流量下，高低旁+切缸方式下机组发电负荷最低，为47.66 MW，该方式下深调负荷达15.89%。其次为切缸+200 MW热泵调峰模式，该方式下机组发电负荷为61.45 MW，深调负荷为20.48%。调峰能力最差的方式为抽汽+热泵模式，发电负荷为185.42 MW，深调负荷为61.81%。

图1 不同深度调峰方式下机组发电负荷与主蒸汽流量关系曲线

2.2 不同工况下多种深度调峰对机组供热能力的影响

图2给出了不同深度调峰方式下机组供热能力与主蒸汽流量的关系。由图2可知，在主蒸汽流量相同时，切缸+200 MW热泵协同深度调峰模式下的机组供热能力最大，为451.20 MW。其次为高低旁+切缸模式，供热能力为437.88 MW。高低旁深度调峰方式下机组供热能力最低，为139.52 MW。

图2 不同深度调峰方式下机组供热能力与主蒸汽流量关系曲线

2.3 不同工况下多种深度调峰对机组发电煤耗的影响

图3给出了不同深度调峰方式下机组发电煤耗与主蒸汽流量的关系。由图3可知，在各工况下机组均能达到最大负荷的条件下，切缸+200 MW热泵协同运行方式机组发电煤耗最低，为122.90 g/kWh。其次为切缸+100 MW热泵协同运行方式，发电煤耗为148.91 g/kWh。高低旁深调方式下机组发电煤耗最高，为307.05 g/kWh，比切缸+200 MW热泵深调方式下发电煤耗高60%。

图3 不同深度调峰方式下机组发电煤耗与主蒸汽流量关系曲线

因此，综合考虑机组性能、调峰能力和供热能力等因素，切缸+200 MW热泵的协同调峰模式是最优调峰方案。该方案在大幅提高机组供热能力和调峰能力的同时，降低了机组能耗，最大限度地实现热电解耦，提高机组经济性。

3 结论

本文针对东北地区某300 MW级供热机组，根据区域供热与供电特性，对比分析了高背压供热技术、低压缸切缸供热技术、抽汽+热泵供热技术、高低压旁路供热+抽汽供热技术、低压缸切缸+热泵供热技术、抽汽+余热回收等多种调峰模式对机组性能、调峰能力和供热能力的影响，提出了最佳的调峰模式协同运行技术路线，研究得出如下结论。

a.综合考虑机组性能、调峰能力和供热能力等因素，切缸+200 MW热泵的协同调峰模式是最优调峰方案。该方案在大幅提高机组供热能力和调峰能力的同时，降低了机组能耗，最大限度地实现热电解耦，提高机组经济性。

b.在机组主蒸汽流量相同的条件下，高低旁+切缸方式下机组发电负荷最低，为47.66 MW，调峰能力最高，深调负荷可达15.89%。其次为切缸+200 MW热泵协同调峰模式，该方式下机组发电负荷为61.45 MW，深调负荷为20.48%。

c.在机组主蒸汽流量相同的条件下，切缸+200 MW热泵协同调峰模式下的机组供热能力最大，发电煤耗最低，而高低旁深度调峰方式下机组供热能力和发电煤耗均最差。