熱電廠機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化的方案

1、熱電廠機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化方案一汽集團(tuán)熱電廠現(xiàn)有運(yùn)行機(jī)組9臺(tái)，總裝機(jī)容量91MW，其主要職責(zé)是滿足一汽集團(tuán)生產(chǎn)用熱、采暖供熱和廠區(qū)電負(fù)荷的需求。在實(shí)際運(yùn)行中，生產(chǎn)用熱、采暖供熱、機(jī)組發(fā)電負(fù)荷三者之間相互偶合、互相制約，很難同時(shí)滿足一汽集團(tuán)的需要，一般情況下是以犧牲機(jī)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(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)組優(yōu)化調(diào)整，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)一汽集團(tuán)熱電廠具有更好的實(shí)踐意義。一、熱電廠運(yùn)行現(xiàn)狀1、生產(chǎn)用熱一汽集團(tuán)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(tuán)生產(chǎn)任務(wù)的變化，生產(chǎn)用熱量也隨之發(fā)生變化。一般而言，工作日（周一至周五）的生產(chǎn)用熱量

2、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。2、采暖供熱一汽集團(tuán)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(tuán)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。在熱電廠采暖供熱量中，生活區(qū)采暖供熱量大約占80%，廠區(qū)采暖供熱量大約占20%。3、機(jī)組發(fā)電負(fù)荷機(jī)組發(fā)電負(fù)荷中，部分用于熱電廠自用，其余部分用于滿足一汽集團(tuán)的廠區(qū)負(fù)荷。機(jī)組發(fā)電負(fù)荷也具有工作日高于休息日，白天高

3、于夜間的特點(diǎn)。下圖為2006年11月1日至15日的機(jī)組發(fā)電負(fù)荷曲線。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(fù)荷的35%，采暖供熱大約占50%，機(jī)組發(fā)電大約占15%。二、熱電廠目前運(yùn)行策略和控制方式1、熱電廠控制的優(yōu)先次序熱電廠首先需要保證一汽集團(tuán)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(tuán)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(tuán)生產(chǎn)用熱和采暖用熱的基礎(chǔ)上，提供一汽集團(tuán)廠區(qū)負(fù)荷的需要，在發(fā)電負(fù)荷無(wú)法滿足的情況下，還需上網(wǎng)購(gòu)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(dāng)

4、蒸汽母管壓力高時(shí)，說(shuō)明生產(chǎn)用汽的需求量減少，此時(shí)需要減少1.0Mpa抽汽（對(duì)應(yīng)機(jī)組為#1、#2、#8、#9機(jī)）或排汽（對(duì)應(yīng)#5機(jī)）；而當(dāng)蒸汽母管壓力低時(shí)，說(shuō)明生產(chǎn)用汽的需求量增加，此時(shí)需要增加1.0Mpa抽汽或排汽。高溫水的控制范圍是130135。當(dāng)水溫高于135時(shí)，需要減少加熱器的進(jìn)汽量；當(dāng)水溫低于130時(shí)，需要減少加熱器的進(jìn)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(yīng)的供水溫度。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(yīng)的供水溫度。其操作方

5、式是室外平均溫度在-10以上時(shí)，供水溫度按7580運(yùn)行；-10-15時(shí)，供水溫度按8085運(yùn)行；-15-20時(shí)，供水溫度按8590運(yùn)行；-20-23時(shí)，供水溫度按9095運(yùn)行。4、機(jī)組發(fā)電負(fù)荷的控制方式由于一汽集團(tuán)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(fù)荷必須按照一汽集團(tuán)的廠區(qū)負(fù)荷運(yùn)行。有多少?gòu)S區(qū)負(fù)荷，機(jī)組就發(fā)出多少相應(yīng)的電量。一汽集團(tuán)廠區(qū)負(fù)荷也具有工作日高于休息日，白天高于夜間的特點(diǎn)。而且在實(shí)際運(yùn)行中，為防止廠區(qū)負(fù)荷突然變化，即使機(jī)組能滿足廠區(qū)負(fù)荷的需要，熱電廠仍保持4MW的受電量。上圖是2006年11月1日至7日的機(jī)組發(fā)電曲線，其中機(jī)組供電量等于機(jī)組發(fā)電量減去站用

6、電量。從圖中可以看出，在廠區(qū)負(fù)荷低谷期，機(jī)組能夠滿足一汽集團(tuán)的需要，即使還有很多發(fā)電空間，也必須限電運(yùn)行；而在廠區(qū)負(fù)荷高峰期，機(jī)組滿發(fā)也不能滿足一汽集團(tuán)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(yùn)行現(xiàn)狀來(lái)看，改進(jìn)采暖控制策略，提高機(jī)組發(fā)電空間，將有助于熱電廠進(jìn)一步提高運(yùn)行效益。1、改進(jìn)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(shí)際操作上，一次網(wǎng)供水溫度在一段時(shí)期內(nèi)，基本保持在一定范圍內(nèi)運(yùn)行。這種控制策略的好處是：宜于運(yùn)行調(diào)整，簡(jiǎn)便易行；同時(shí)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(diǎn)是：不能事先判定每天應(yīng)提供多少供熱量。這樣容易

7、出現(xiàn)在室外平均溫度高時(shí)多供熱，用戶開窗散熱；在室外平均溫度低時(shí)供熱量不足。從圖中可以看到：當(dāng)室外平均溫度降低時(shí)，采暖供熱量升高的并不明顯；而當(dāng)室外平均溫度升高時(shí)，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(guò)一次網(wǎng)回水溫度變化起到的反饋?zhàn)饔脕?lái)實(shí)現(xiàn)。而當(dāng)用戶室內(nèi)溫度升高時(shí)，一些用戶會(huì)通過(guò)開窗散熱來(lái)維持室內(nèi)溫度，在初末寒期這種情況經(jīng)常發(fā)生，而此時(shí)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(fèi)，在保證用戶室內(nèi)溫度的情況下，過(guò)多供熱必然造成采暖成本升高，從而影響熱電廠的運(yùn)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(wàn)GJ，

8、占應(yīng)供總量的33%。按每17元/GJ計(jì)算，相當(dāng)于多投入110萬(wàn)。而根據(jù)室外平均溫度確定采暖供熱量的多少，會(huì)更為合理，目前也是可以實(shí)現(xiàn)的。2、提高機(jī)組發(fā)電空間熱電廠應(yīng)盡可能的滿足一汽集團(tuán)廠區(qū)負(fù)荷的需要，減少買電量。下圖是2006年11月1日至7日，熱電廠買電和最小買電曲線。其中，在最小買電情況下（即機(jī)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(jī)組發(fā)電空間受到機(jī)組最大發(fā)電量和廠區(qū)負(fù)荷的制約，此外鍋爐可以提供的蒸汽量，汽輪機(jī)的運(yùn)行功況等也影響機(jī)組發(fā)電量。這些制約條件都屬于客觀因素，運(yùn)行人員無(wú)法通過(guò)運(yùn)行調(diào)整來(lái)改變。而在運(yùn)行中，為了控制一次網(wǎng)供水溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，有時(shí)不得不減少機(jī)

9、組發(fā)電功率，在此情況下，采暖制約了機(jī)組發(fā)電量。這種情況，在采暖初末寒時(shí)期，是時(shí)有發(fā)生的。若采用控制全天供熱總量的方式，在廠區(qū)負(fù)荷高峰時(shí)機(jī)組多發(fā)電，盡可能滿足一汽集團(tuán)的需要，多供的熱量進(jìn)行累計(jì)，而在廠區(qū)負(fù)荷低谷期少供熱，實(shí)現(xiàn)全天供熱總量的均衡。采用這種運(yùn)行方式，必將提高機(jī)組發(fā)電空間。并且，通過(guò)對(duì)管網(wǎng)特性分析，采用動(dòng)態(tài)供熱方式，不會(huì)對(duì)用戶室內(nèi)溫度產(chǎn)生明顯影響，可以保證熱電廠供熱質(zhì)量。四、動(dòng)態(tài)供熱運(yùn)行策略分析1、采暖供熱量關(guān)系式。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，可以得到采暖熱負(fù)荷與室外平均溫度的關(guān)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(guān)系曲線。可以得到熱電廠采暖供熱量與室外平均溫度關(guān)系

10、式為：在實(shí)際運(yùn)行中，可以根據(jù)運(yùn)行狀況，用戶室內(nèi)平均溫度進(jìn)行修正。有了采暖供熱總量關(guān)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(jī)組熱電負(fù)荷特性實(shí)施動(dòng)態(tài)供熱的目的，是為了使機(jī)組更好的發(fā)揮其運(yùn)行特性。通過(guò)對(duì)熱電廠歷史數(shù)據(jù)的分析，得到了各臺(tái)發(fā)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型。（1） #1、#2雙抽機(jī)組： 其中采暖供熱量與機(jī)組發(fā)電量的關(guān)系為：#1、#2機(jī)采暖供熱量（MW）相應(yīng)采暖抽汽量（t/h）機(jī)組發(fā)電量（MW）007127.371851071414.133852071420.895853071427.657854071434.419855071441.181856071444.56285

11、65714從上表中可以看出，#1、#2機(jī)組供熱量發(fā)生變化時(shí)，發(fā)電量可以保持不變，也可以增加或降低。#1、#2雙抽機(jī)組沒有熱電偶合關(guān)系，因此可以將#1、#2機(jī)組作為采暖調(diào)峰機(jī)組。（2） #3機(jī)組，低真空運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于背壓機(jī)組。#3機(jī)組采暖供熱量（MW）機(jī)組發(fā)電量（MW）15.7408419.9546524.1684628.3822732.596836.8098941.02361045.23741149.451212從上表中可以看出，當(dāng)#3機(jī)組采暖供熱量增加時(shí)，其發(fā)電量也隨之增加。（3） #4機(jī)組，低真空運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于背壓機(jī)組#4機(jī)組采暖供熱量（MW）機(jī)組發(fā)電量（MW）17.0266420.17452

12、3.3214626.4688729.6162832.7636935.9111039.05841142.20581245.35321348.50061451.6481554.79541657.94281764.23761964.23761967.38520同樣，增加#4機(jī)組的采暖供熱量，其發(fā)電量也隨之增加（4） #8抽背機(jī)組其生產(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(guān)系。下表是生產(chǎn)抽汽量為50t/h時(shí)，采暖供熱量和發(fā)電量之間的關(guān)系。#8機(jī)組供熱量（MW）#8機(jī)組排汽量（t/h）#8機(jī)組發(fā)電量（MW）10.6162614.798416.0422922.8223521.4683230.8

13、466626.8943538.8709732.3203846.8952837.7464254.9195943.1724562.94381048.5984870.96811154.0245178.99241259.4505487.01671364.8765795.04114在確定的生產(chǎn)抽汽量下，增加#8機(jī)組的供熱量，其發(fā)電量也隨之增加。（5） #9抽背機(jī)組下表是生產(chǎn)抽汽量為50t/h時(shí)，采暖供熱量和發(fā)電量之間的關(guān)系。#9機(jī)組供熱量（MW）#9機(jī)組排汽量（t/h）#9機(jī)組發(fā)電量（MW）16.6105723.6627421.282330.5715525.9540337.4803630.6257644

14、.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(jī)組的供熱量，其發(fā)電量也隨之增加。（6） 熱電廠熱電負(fù)荷特性#3、#4、#8、#9機(jī)組的熱電偶合性非常大，下表是發(fā)電功率每增加1MW時(shí)，機(jī)組新汽量和供熱量的變化情況。發(fā)電功率每增加1MW相應(yīng)增加新汽量（t/h）相應(yīng)增加的供熱量（MW）#36.78794.2138#45.22493.1474#88.02435.426#96.

15、90884.6717根據(jù)熱電廠各臺(tái)供熱機(jī)組的熱電負(fù)荷特性，可以得到熱電廠綜合的熱電負(fù)荷特性。從上圖上可以看到，對(duì)應(yīng)每個(gè)機(jī)組發(fā)電量，都有一個(gè)供熱量區(qū)間相對(duì)應(yīng)。如發(fā)電量在30MW時(shí)，最低供熱量為60MW，最高供熱量為149MW；發(fā)電量在50MW時(shí)，最低供熱量為79MW，最高供熱量為250MW。發(fā)電量在88MW時(shí)，最低供熱量為245MW，最高供熱量為334MW。3、供熱策略分析熱電廠每時(shí)刻的供熱量需要滿足的條件：一是能夠使機(jī)組發(fā)電量盡可能的滿足廠區(qū)負(fù)荷的需求，特別是分時(shí)電價(jià)高峰期的廠區(qū)負(fù)荷；同時(shí)全天的供熱總量滿足該日供熱需求。（1） 適合動(dòng)態(tài)供熱的運(yùn)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

16、和平均負(fù)荷。而該日能否通過(guò)運(yùn)行調(diào)整，對(duì)每時(shí)刻的供熱量進(jìn)行優(yōu)化分配，還要通過(guò)該日的平均發(fā)電負(fù)荷來(lái)判斷。根據(jù)熱電廠的熱電特性，在某一采暖負(fù)荷下，有某一發(fā)電范圍相對(duì)應(yīng)，機(jī)組可以在這一發(fā)電范圍內(nèi)運(yùn)行。同樣，對(duì)于某一發(fā)電量，機(jī)組也有某一采暖負(fù)荷范圍相對(duì)應(yīng)，機(jī)組可以在這一范圍內(nèi)提供采暖負(fù)荷。當(dāng)每日的采暖平均負(fù)荷與平均發(fā)電負(fù)荷相匹配的情況下，才適合動(dòng)態(tài)供熱。下表是一汽集團(tuán)熱電廠各臺(tái)機(jī)組全部處于完好情況下的發(fā)電量與供熱量關(guān)系。機(jī)組發(fā)電量（MW） 供熱量低值（MW）供熱量高值（MW）3559.99423159.9724059.99423187.10214559.99423212.72375059.9942323

17、6.08245575.73123258.52516091.46823279.594165107.2052296.397570127.2078312.134575148.7348327.871580172.0934334.166385196.2064334.166390223.3365334.1663當(dāng)每天的供熱平均負(fù)荷低于每天的發(fā)電平均功率對(duì)應(yīng)的供熱范圍時(shí)，說(shuō)明該日的供熱量非常少，發(fā)電量無(wú)論怎樣調(diào)整，都會(huì)使供熱量超過(guò)需要值，表現(xiàn)為多供了熱量。當(dāng)供熱平均負(fù)荷處于發(fā)電平均功率對(duì)應(yīng)的供熱范圍內(nèi)時(shí)，說(shuō)明此時(shí)可以通過(guò)調(diào)整來(lái)滿足供熱總量的需要，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行優(yōu)化。當(dāng)供熱平均負(fù)荷高于發(fā)電平均功率對(duì)應(yīng)的供熱范圍

18、時(shí)，說(shuō)明此時(shí)的供熱量高于機(jī)組的供熱能力，僅通過(guò)調(diào)整發(fā)電量已無(wú)法滿足供熱的需求，這時(shí)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(lái)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(jī)組完好的情況下，供熱量區(qū)間為63MW240MW；這一時(shí)段的實(shí)際采暖平均負(fù)荷為202MW，處于發(fā)電平均功率對(duì)應(yīng)的供熱區(qū)間，因此，完全可以通過(guò)運(yùn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。（2） 各時(shí)刻的熱量分配當(dāng)熱電廠可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)供熱時(shí)，那么如何進(jìn)行各時(shí)刻的熱量分配。當(dāng)采暖供熱量較低，平均供熱量低于高峰負(fù)荷對(duì)應(yīng)最低的供熱量時(shí)，說(shuō)明高峰時(shí)段的供熱量較高，這需要在發(fā)電量低

19、谷時(shí)期減少供熱量，甚至必要時(shí)減少平段供熱量，使得全天的供熱總量平衡。其具體運(yùn)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(yùn)行，即#1、#2機(jī)組停止采暖抽汽，#8、#9機(jī)組多帶生產(chǎn)抽汽，讓增加相同電負(fù)荷而熱負(fù)荷增加少的機(jī)組多帶電負(fù)荷。對(duì)于高峰期多供的熱量，經(jīng)過(guò)計(jì)算，在平段和低谷期進(jìn)行平衡，減少供熱量。當(dāng)采暖供熱量增加，平均供熱量包含在高峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷對(duì)應(yīng)的供熱區(qū)間時(shí)，全天可以采取穩(wěn)態(tài)供熱方式，每時(shí)刻的供熱量按照該日平均供熱量運(yùn)行。具體運(yùn)行方式為：發(fā)電高峰期停止#1、#2機(jī)組的采暖抽汽，#3、#4機(jī)組承擔(dān)基本采暖負(fù)荷，#8、#9機(jī)組多帶生產(chǎn)抽汽。在發(fā)電低谷期，#1、#2機(jī)組提供適當(dāng)?shù)牟膳?/p>

20、抽汽。當(dāng)采暖供熱量繼續(xù)增加，低谷時(shí)期的供熱區(qū)間低于采暖供熱量平均負(fù)荷，也就是說(shuō)低谷供熱量已不足，這時(shí)需要在發(fā)電平段或發(fā)電高峰期補(bǔ)足這部分熱量。具體運(yùn)行方式為：高峰期適當(dāng)增加#1、#2機(jī)組的采暖抽汽，使高峰期的供熱負(fù)荷高于平均供熱負(fù)荷運(yùn)行。發(fā)電低谷期，#1、#2機(jī)組的采暖抽汽量在最大工況下運(yùn)行。五、案例分析以2006年11月2日熱電廠運(yùn)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(dòng)態(tài)供熱給熱電廠帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。1、原來(lái)運(yùn)行情況。該日的采暖供熱總量為13377GJ，平均熱負(fù)荷為155MW。平均生產(chǎn)用熱負(fù)荷為124MW。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(fù)荷為60

21、.8MW，平均購(gòu)電量12.4MW。由于該日#2機(jī)組未投入運(yùn)行，因此分析中僅考慮6臺(tái)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況。平均供熱負(fù)荷為155MW時(shí)，其對(duì)應(yīng)的機(jī)組平均發(fā)電負(fù)荷為37.5MW72.5MW。因而可以通過(guò)調(diào)整供熱負(fù)荷，優(yōu)化發(fā)電負(fù)荷，盡可能的滿足廠區(qū)負(fù)荷的需要，同時(shí)能夠保證該日的供熱總量不受影響。該日機(jī)組的最大發(fā)電量為80MW，除去站用電量，機(jī)組的最大供電量為69MW。而該日有6個(gè)時(shí)段的廠區(qū)負(fù)荷超過(guò)69MW，分別是10時(shí)，1418時(shí)。其中17時(shí)的廠區(qū)負(fù)荷最大，為76.8MW。此時(shí)，機(jī)組在最大發(fā)電量下運(yùn)行時(shí)仍不能滿足廠區(qū)負(fù)荷的需要。而機(jī)組在最大發(fā)電量80MW時(shí)，對(duì)應(yīng)的供熱量是196MW240MW，超過(guò)了該日平均供熱負(fù)荷155MW，因而機(jī)組在高峰階段需在其最小供熱量196MW下運(yùn)行，此時(shí)#1機(jī)組沒有采暖抽汽，#8、#9機(jī)組盡量多提供生產(chǎn)抽汽。而在低谷期，#4、#8、#9機(jī)