熱電廠機組運行優(yōu)化的方案

1、熱電廠機組運行優(yōu)化方案一汽集團熱電廠現(xiàn)有運行機組 9 臺，總裝機容量 91MW ，其主要職責是滿足 一汽集團生產(chǎn)用熱、采暖供熱和廠區(qū)電負荷的需求。在實際運行中，生產(chǎn)用熱、 采暖供熱、機組發(fā)電負荷三者之間相互偶合、 互相制約， 很難同時滿足一汽集團 的需要，一般情況下是以犧牲機組發(fā)電量的方式滿足生產(chǎn)、 采暖的用熱需求。 因 而，如何更好的調(diào)控三者之間的關系， 實現(xiàn)機組優(yōu)化調(diào)整， 創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益， 對一汽集團熱電廠具有更好的實踐意義。、熱電廠運行現(xiàn)狀1、生產(chǎn)用熱一汽集團的生產(chǎn)用熱包括東廠區(qū)、西廠區(qū)、鍛造、鑄造、高溫水生產(chǎn)用熱。 隨著一汽集團生產(chǎn)任務的變化， 生產(chǎn)用熱量也隨之發(fā)生變化。 一般而言

2、， 工作日 （周一至周五）的生產(chǎn)用熱量要高于休息日（周六、周日） ，白天的生產(chǎn)用熱量 要高于夜間的生產(chǎn)用熱量。下圖為 2006年11月1日至 15日的生產(chǎn)用熱曲線。生產(chǎn)用熱量000000000086420864 211111）WM（量熱用產(chǎn)生2、采暖供熱一汽集團的采暖供熱包括東宿舍、二宿舍、東廠區(qū)、西廠區(qū)、老廠區(qū)的采暖 供熱。其中東宿舍、二宿舍為一汽集團生活區(qū)采暖，東廠區(qū)、西廠區(qū)、老廠區(qū)為 廠房采暖。一般而言，隨著室外平均溫度的降低， 熱電廠的采暖供熱量隨之增加 下圖為 2006年11月1日至 15日的采暖供熱量曲線。300）WM（量熱供暖采采暖供熱量00在熱電廠采暖供熱量中， 生活區(qū)采暖供熱

3、量大約占 80%，廠區(qū)采暖供熱量大 約占 20%。生活區(qū)、廠區(qū)采暖供熱量所占比例11-5）%（比分百生活區(qū)廠區(qū)11-711-9 11-11 11-13 11-153、機組發(fā)電負荷機組發(fā)電負荷中， 部分用于熱電廠自用， 其余部分用于滿足一汽集團的廠區(qū) 負荷。機組發(fā)電負荷也具有工作日高于休息日，白天高于夜間的特點。下圖為 2006年 11月 1 日至 15 日的機組發(fā)電負荷曲線。機組發(fā)電負荷）WM（荷負電發(fā)時間4、三者所占比例三者之間，生產(chǎn)用熱大約占熱電廠輸出負荷的 35%，采暖供熱大約占 50%， 機組發(fā)電大約占 15%。生產(chǎn)用熱、采暖供熱、機組發(fā)電負荷所占比重、熱電廠目前運行策略和控制方式1、

4、熱電廠控制的優(yōu)先次序熱電廠首先需要保證一汽集團的生產(chǎn)用熱，提供適宜的生產(chǎn)用汽和高溫水。然后是保證一汽集團的采暖用熱， 提供適宜的一次網(wǎng)流量和供水溫度。 在保證一汽集團生產(chǎn)用熱和采暖用熱的基礎上， 提供一汽集團廠區(qū)負荷的需要， 在發(fā)電負 荷無法滿足的情況下，還需上網(wǎng)購電。2、生產(chǎn)用熱的控制方式生產(chǎn)用熱包括生產(chǎn)用汽和高溫水部分。一般保證生產(chǎn)用汽的蒸汽母管壓力 （表壓）在 0.8MPa0.9Mpa 之間。當蒸汽母管壓力高時，說明生產(chǎn)用汽的需求 量減少，此時需要減少 1.0Mpa抽汽（對應機組為 #1、#2、#8、#9 機）或排汽（對 應#5機）；而當蒸汽母管壓力低時，說明生產(chǎn)用汽的需求量增加，此時需

5、要增加 1.0Mpa 抽汽或排汽。高溫水的控制范圍是 130135。當水溫高于 135時， 需要減少加熱器的進汽量；當水溫低于 130時，需要減少加熱器的進汽量。3、采暖用熱的控制方式采暖用熱按供熱區(qū)域可分為生活區(qū)采暖和廠區(qū)采暖兩部分， 按供熱方式可分 為直供系統(tǒng)和間供系統(tǒng)。下圖是直供系統(tǒng)的控制方式。 根據(jù)不同的室外平均溫度， 確定相應的供水溫 度。（度溫水供直供系統(tǒng)供水溫度曲線0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 室外平均溫度（）000 000098 7651下圖是間供系統(tǒng)的控制方式。 同樣是根據(jù)不同的室外平均溫度， 確定相應的 供水溫度。（度溫水供間供系統(tǒng)供水溫度曲線室外平均溫

6、度（）505 05 05009 98 8711其操作方式是室外平均溫度在 -10以上時，供水溫度按 75 80運行； -10 -15時，供水溫度按 8085運行； -15 -20時，供水溫度按 8590運行； -20-23時，供水溫度按 9095運行。4、機組發(fā)電負荷的控制方式由于一汽集團熱電廠執(zhí)行“并網(wǎng)不上網(wǎng)” 、“零上網(wǎng)”的電力政策，所以熱電 廠的發(fā)電負荷必須按照一汽集團的廠區(qū)負荷運行。 有多少廠區(qū)負荷， 機組就發(fā)出 多少相應的電量。 一汽集團廠區(qū)負荷也具有工作日高于休息日， 白天高于夜間的 特點。而且在實際運行中， 為防止廠區(qū)負荷突然變化， 即使機組能滿足廠區(qū)負荷 的需要，熱電廠仍保持

7、4MW 的受電量。廠區(qū)負荷、機組供電量、最大供電量曲線上圖是 2006年11月1日至 7日的機組發(fā)電曲線，其中機組供電量等于機組 發(fā)電量減去站用電量。 從圖中可以看出， 在廠區(qū)負荷低谷期， 機組能夠滿足一汽 集團的需要，即使還有很多發(fā)電空間，也必須限電運行；而在廠區(qū)負荷高峰期， 機組滿發(fā)也不能滿足一汽集團的需要，還需要上網(wǎng)買電。三、影響熱電廠效益的因素從熱電廠運行現(xiàn)狀來看， 改進采暖控制策略， 提高機組發(fā)電空間， 將有助于 熱電廠進一步提高運行效益。1、改進采暖控制策略目前，熱電廠主要根據(jù)室外平均溫度控制一次網(wǎng)供水溫度。在實際操作上， 一次網(wǎng)供水溫度在一段時期內(nèi)， 基本保持在一定范圍內(nèi)運行。

8、這種控制策略的好 處是：宜于運行調(diào)整，簡便易行；同時在一定程度上，根據(jù)回水溫度的變化，可 以判斷所提供采暖供熱量的大小。 其缺點是： 不能事先判定每天應提供多少供熱 量。這樣容易出現(xiàn)在室外平均溫度高時多供熱， 用戶開窗散熱； 在室外平均溫度 低時供熱量不足。采暖供熱量、室外平均溫度曲線）JG（量總熱供日該200001500010000（度溫均平外室日日從圖中可以看到： 當室外平均溫度降低時， 采暖供熱量升高的并不明顯； 而 當室外平均溫度升高時，采暖供熱量也沒有立即降低。提供采暖供熱量的多少， 完全通過一次網(wǎng)回水溫度變化起到的反饋作用來實現(xiàn)。而當用戶室內(nèi)溫度升高 時，一些用戶會通過開窗散熱來維

9、持室內(nèi)溫度，在初末寒期這種情況經(jīng)常發(fā)生， 而此時一次網(wǎng)回水溫度卻不能很好的反映。由于熱電廠采暖供熱主要是按面積收費， 在保證用戶室內(nèi)溫度的情況下， 過 多供熱必然造成采暖成本升高， 從而影響熱電廠的運行效益。 按照后面列出的供 熱量公式校核 2006年11月1日至 15日的采暖供熱量，大約多供了 6.5萬GJ， 占應供總量的 33%。按每 17 元/GJ 計算，相當于多投入 110萬。而根據(jù)室外平均溫度確定采暖供熱量的多少， 會更為合理， 目前也是可以實 現(xiàn)的。2、提高機組發(fā)電空間熱電廠應盡可能的滿足一汽集團廠區(qū)負荷的需要， 減少買電量。 下圖是 2006 年 11 月 1 日至 7 日，熱電

10、廠買電和最小買電曲線。熱電廠買電量、最小買電量曲線其中，在最小買電情況下（即機組最大可能的發(fā)電情況下） ，熱電廠多發(fā)電 創(chuàng)造的效益將增加 13.8%。機組發(fā)電空間受到機組最大發(fā)電量和廠區(qū)負荷的制約， 此外鍋爐可以提供的 蒸汽量，汽輪機的運行功況等也影響機組發(fā)電量。 這些制約條件都屬于客觀因素， 運行人員無法通過運行調(diào)整來改變。而在運行中， 為了控制一次網(wǎng)供水溫度在規(guī)定范圍內(nèi)， 有時不得不減少機組 發(fā)電功率， 在此情況下， 采暖制約了機組發(fā)電量。 這種情況， 在采暖初末寒時期， 是時有發(fā)生的。若采用控制全天供熱總量的方式， 在廠區(qū)負荷高峰時機組多發(fā)電， 盡可能滿足一汽集團的需要， 多供的熱量進行

11、累計， 而在廠區(qū)負荷低谷期少供熱， 實現(xiàn)全天供熱總量的均衡。采用這種運行方式，必將提高機組發(fā)電空間。并且， 通過對管網(wǎng)特性分析，采用動態(tài)供熱方式，不會對用戶室內(nèi)溫度產(chǎn)生明顯影響， 可以保證熱電廠供熱質量。四、動態(tài)供熱運行策略分析1、采暖供熱量關系式。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，可以得到采暖熱負荷與室外平均溫度的關系曲線。下圖為2005-2006采暖季，生活區(qū)采暖供熱量與室外平均溫度關系曲線。生活區(qū)采暖供熱量與室外平均溫度關系曲線可以得到熱電廠采暖供熱量與室外平均溫度關系式為：Q 762 （18 tw ）（GJ） t w為室外平均溫度（） 在實際運行中，可以根據(jù)運行狀況，用戶室內(nèi)平均溫度進行修正。有了采暖供熱

12、總量關系式， 就可以根據(jù)室外平均溫度確定該日的采暖供熱總 量了和平均供熱功率。2、機組熱電負荷特性實施動態(tài)供熱的目的， 是為了使機組更好的發(fā)揮其運行特性。 通過對熱電廠 歷史數(shù)據(jù)的分析，得到了各臺發(fā)電機組的數(shù)學模型。（1）#1、#2 雙抽機組：D 0 7.0908 0.8363D 0.4438D 3.9587P0 D 80 0 D 65 7 P 14D0為新汽量 （t/h）MW )D 為1.0Mpa抽汽量（ t/h）， D 為0.118Mpa抽汽量（ t / h）, P為機組發(fā)電功率（其中采暖供熱量與機組發(fā)電量的關系為：機組發(fā)電量（ MW）#1、#2機采暖供熱量 （MW） 相應采暖抽汽量（ t

13、/h ）007.371851014.133852020.895853027.657854034.419855041.181856044.5628565712714714714714714714714從上表中可以看出， #1、#2 機組供熱量發(fā)生變化時，發(fā)電量可以保持不變， 也可以增加或降低。 #1、#2 雙抽機組沒有熱電偶合關系，因此可以將 #1、#2 機組作為采暖調(diào)峰機組。（2）#3 機組，低真空運行時相當于背壓機組。D 0 6.7879P 2.956 R 2 0.99174 P 122Q 4.2138P 1.1144R2 0.9856#3機組采暖供熱量（ MW）機組發(fā)電量（ MW）15.7

14、408419.9546524.1684628.3822732.596836.8098941.02361045.23741149.451212從上表中可以看出，當 #3 機組采暖供熱量增加時，其發(fā)電量也隨之增加（3）#4 機組，低真空運行時相當于背壓機組D0 5.2249P 5.7945R 2 0.96094 P 20Q 3.1474P 4.437 R 2 0.9663#4機組采暖供熱量（ MW）機組發(fā)電量（ MW）17.0266420.174523.3214626.4688729.6162832.7636935.9111039.05841142.20581245.35321348.500614

15、51.6481554.79541657.94281764.23761964.23761967.38520同樣，增加 #4 機組的采暖供熱量，其發(fā)電量也隨之增加（4）#8 抽背機組D 0 8.5483 0.48305D 8.0243P0 D 100 4 P 14 其生產(chǎn)抽汽量的多少，直接影響了采暖供熱量和發(fā)電量之間的關系 下表是生產(chǎn)抽汽量為 50t/h 時，采暖供熱量和發(fā)電量之間的關系。#8機組供熱量（ MW）#8機組排汽量（ t/h ）#8機組發(fā)電量（ MW）10.6162614.798416.0422922.8223521.4683230.8466626.8943538.8709732.32

16、03846.8952837.7464254.9195943.1724562.94381048.5984870.96811154.0245178.99241259.4505487.01671364.8765795.04114在確定的生產(chǎn)抽汽量下，增加 #8 機組的供熱量，其發(fā)電量也隨之增加（5）#9 抽背機組D 0 13.424 0.65207D 6.9088P0 D 100 4 P 14表是生產(chǎn)抽汽量為 50t/h 時，采暖供熱量和發(fā)電量之間的關系#9機組供熱量（ MW）#9機組排汽量（ t/h ）#9機組發(fā)電量（ MW）16.6105723.6627421.282330.5715525.95

17、40337.4803630.6257644.3891735.2974951.2979839.9692258.2067944.6409565.11551049.3126872.02431153.9844178.93311258.6561485.84191363.3278792.750714在確定的生產(chǎn)抽汽量下，增加 #9 機組的供熱量，其發(fā)電量也隨之增加（6）熱電廠熱電負荷特性#3、#4、#8、#9 機組的熱電偶合性非常大， 下表是發(fā)電功率每增加 1MW 時， 機組新汽量和供熱量的變化情況。發(fā)電功率每增加 1MW相應增加新汽量（ t/h）相應增加的供熱量（ MW ）#36.78794.2138#

18、45.22493.1474#88.02435.426#96.90884.6717根據(jù)熱電廠各臺供熱機組的熱電負荷特性， 可以得到熱電廠綜合的熱電負荷 特性。熱電廠采暖供熱量與發(fā)電量關系曲線20 40 60發(fā)電量（ MW）80 1000000 00000505 0505 4332 211 ）WM（量熱供暖采從上圖上可以看到， 對應每個機組發(fā)電量， 都有一個供熱量區(qū)間相對應。 如 發(fā)電量在 30MW 時，最低供熱量為 60MW ，最高供熱量為 149MW；發(fā)電量在 50MW 時，最低供熱量為 79MW ，最高供熱量為 250MW 。發(fā)電量在 88MW 時， 最低供熱量為 245MW ，最高供熱量為

19、 334MW 。3、供熱策略分析熱電廠每時刻的供熱量需要滿足的條件： 一是能夠使機組發(fā)電量盡可能的滿 足廠區(qū)負荷的需求， 特別是分時電價高峰期的廠區(qū)負荷； 同時全天的供熱總量滿 足該日供熱需求。（1）適合動態(tài)供熱的運行工況根據(jù)室外平均溫度， 可以得到該日的采暖供熱總量和平均負荷。 而該日能否 通過運行調(diào)整， 對每時刻的供熱量進行優(yōu)化分配， 還要通過該日的平均發(fā)電負荷 來判斷。根據(jù)熱電廠的熱電特性，在某一采暖負荷下，有某一發(fā)電范圍相對應， 機組可以在這一發(fā)電范圍內(nèi)運行。 同樣，對于某一發(fā)電量， 機組也有某一采暖負 荷范圍相對應， 機組可以在這一范圍內(nèi)提供采暖負荷。 當每日的采暖平均負荷與 平均發(fā)

20、電負荷相匹配的情況下，才適合動態(tài)供熱。下表是一汽集團熱電廠各臺機組全部處于完好情況下的發(fā)電量與供熱量關 系。機組發(fā)電量（ MW）354045供熱量低值（ MW）59.9942359.9942359.99423供熱量高值（ MW）159.972187.1021212.72375059.99423236.08245575.73123258.52516091.46823279.594165107.2052296.397570127.2078312.134575148.7348327.871580172.0934334.166385196.2064334.166390223.3365334.1663當

21、每天的供熱平均負荷低于每天的發(fā)電平均功率對應的供熱范圍時， 說明該 日的供熱量非常少， 發(fā)電量無論怎樣調(diào)整， 都會使供熱量超過需要值， 表現(xiàn)為多 供了熱量。當供熱平均負荷處于發(fā)電平均功率對應的供熱范圍內(nèi)時， 說明此時可以通過 調(diào)整來滿足供熱總量的需要，可以實現(xiàn)運行優(yōu)化。當供熱平均負荷高于發(fā)電平均功率對應的供熱范圍時， 說明此時的供熱量高 于機組的供熱能力， 僅通過調(diào)整發(fā)電量已無法滿足供熱的需求， 這時可以將部分 高壓蒸汽（如 4.0Mpa 蒸汽、1.0Mpa 蒸汽）投入采暖，或者需要其他熱源來供熱。2006年 11月 1 日至 15日，熱電廠工作日的發(fā)電平均功率為 58.1MW，在全 部機組完

22、好的情況下， 供熱量區(qū)間為 63MW240MW ；這一時段的實際采暖平均 負荷為 202MW ，處于發(fā)電平均功率對應的供熱區(qū)間，因此，完全可以通過運行 調(diào)整，實現(xiàn)優(yōu)化運行。（2）各時刻的熱量分配 當熱電廠可以進行動態(tài)供熱時，那么如何進行各時刻的熱量分配。 當采暖供熱量較低， 平均供熱量低于高峰負荷對應最低的供熱量時， 說明高 峰時段的供熱量較高， 這需要在發(fā)電量低谷時期減少供熱量， 甚至必要時減少平 段供熱量， 使得全天的供熱總量平衡。 其具體運行方式為： 高峰期在保證多發(fā)電 的情況下，采取最低供熱量運行，即 #1、#2 機組停止采暖抽汽， #8、#9 機組多 帶生產(chǎn)抽汽， 讓增加相同電負荷而

23、熱負荷增加少的機組多帶電負荷。 對于高峰期 多供的熱量，經(jīng)過計算，在平段和低谷期進行平衡，減少供熱量。當采暖供熱量增加，平均供熱量包含在高峰負荷和低谷負荷對應的供熱區(qū)間 時，全天可以采取穩(wěn)態(tài)供熱方式， 每時刻的供熱量按照該日平均供熱量運行。 具 體運行方式為：發(fā)電高峰期停止 #1、#2 機組的采暖抽汽， #3、#4 機組承擔基本 采暖負荷， #8、#9 機組多帶生產(chǎn)抽汽。在發(fā)電低谷期， #1、#2 機組提供適當?shù)?采暖抽汽。當采暖供熱量繼續(xù)增加， 低谷時期的供熱區(qū)間低于采暖供熱量平均負荷， 也 就是說低谷供熱量已不足，這時需要在發(fā)電平段或發(fā)電高峰期補足這部分熱量。 具體運行方式為：高峰期適當增

24、加 #1、 #2 機組的采暖抽汽，使高峰期的供熱負 荷高于平均供熱負荷運行。發(fā)電低谷期， #1、 #2 機組的采暖抽汽量在最大工況 下運行。五、案例分析以 2006 年 11 月 2 日熱電廠運行為例， 分析保證該日生產(chǎn)用熱和采暖供熱總 量情況下，動態(tài)供熱給熱電廠帶來的經(jīng)濟效益。1、原來運行情況。生產(chǎn)用熱、采暖供熱量曲線該日的采暖供熱總量為 13377GJ，平均熱負荷為 155MW 。平均生產(chǎn)用熱負荷為 124MW 。廠區(qū)負荷、機組發(fā)電量、機組供電量、站用電量曲線該日的平均發(fā)電量為 59MW ，平均站用電量為 10.7MW ，平均廠區(qū)負荷為 60.8MW ，平均購電量 12.4MW。由于該日#

25、2機組未投入運行， 因此分析中僅考慮 6臺發(fā)電機組的運行情況。 平均供熱負荷為 155MW 時，其對應的機組平均發(fā)電負荷為 37.5MW72.5MW 。 因而可以通過調(diào)整供熱負荷， 優(yōu)化發(fā)電負荷， 盡可能的滿足廠區(qū)負荷的需要， 同 時能夠保證該日的供熱總量不受影響。該日機組的最大發(fā)電量為 80MW ，除去站用電量，機組的最大供電量為 69MW 。而該日有 6 個時段的廠區(qū)負荷超過 69MW，分別是 10時，1418 時。 其中 17 時的廠區(qū)負荷最大，為 76.8MW 。此時，機組在最大發(fā)電量下運行時仍 不能滿足廠區(qū)負荷的需要。而機組在最大發(fā)電量 80MW 時，對應的供熱量是 196MW240MW ，超過了該日平均供熱負荷 155MW，因而機組在高峰階段需在 其最小供熱量 196MW 下運行，此時 #1 機組沒有采暖抽汽， #8、#9 機組盡量多提供生產(chǎn)抽汽。而在低谷期， #4、#8、#9機組的發(fā)電負荷向 #1、#3 機組轉移， 從