王昌山

合肥聯(lián)合發(fā)電有限公司，安徽合肥 230000

“十八大”以來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保降耗和節(jié)能減排工作重視程度的提高，火電廠的運(yùn)營(yíng)壓力與日俱增。一方面各企業(yè)紛紛上馬脫硫脫硝和超低排放改造工程，另一方面深挖潛力，降低廠用電和發(fā)電單耗。從機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定和機(jī)組間負(fù)荷優(yōu)化分配的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗提高機(jī)組綜合發(fā)電效率的途徑之一。

1 在網(wǎng)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷指令控制的三種模式

“自動(dòng)”模式。在網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組負(fù)荷指令根據(jù)電網(wǎng)需求在設(shè)定的范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)，單臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷指令分別有調(diào)節(jié)上限和調(diào)節(jié)下限，如350MW機(jī)組默認(rèn)狀態(tài)下AGC自動(dòng)控制的上、下限為180～350MW，可手動(dòng)干預(yù)?！白詣?dòng)”模式下，在省網(wǎng)總負(fù)荷高于預(yù)計(jì)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)超發(fā)電量，但負(fù)荷波動(dòng)較大。大多數(shù)在網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組投用此種模式。

“固定”模式。在網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組負(fù)荷指令由調(diào)度員手動(dòng)設(shè)定在一個(gè)固定的值，不參與電網(wǎng)調(diào)頻，“固定” 模式下顯示的調(diào)節(jié)上限和調(diào)節(jié)下限相等。此模式下機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高，但對(duì)機(jī)組電量可能會(huì)有一定的影響。當(dāng)電廠有特別需求時(shí)，如機(jī)組做試驗(yàn)等，投用此種方式。

“計(jì)劃”模式。投用“計(jì)劃” 模式時(shí)，機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤預(yù)下達(dá)的日發(fā)電計(jì)劃曲線，隨之增減。當(dāng)電廠機(jī)組需要優(yōu)先完成計(jì)劃電量時(shí)，可投此種模式，此時(shí)機(jī)組負(fù)荷變化一般比較平穩(wěn)，不會(huì)上下頻繁晃動(dòng)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高，且運(yùn)行人員可根據(jù)預(yù)計(jì)發(fā)電曲線提前進(jìn)行磨煤機(jī)等輔機(jī)的啟停。但投“計(jì)劃”模式的機(jī)組過(guò)多，會(huì)影響電網(wǎng)的調(diào)頻需求。

2 負(fù)荷穩(wěn)定性對(duì)再熱汽溫和排煙溫度等指標(biāo)的影響

由于火電機(jī)組鍋爐出力響應(yīng)的滯后性，機(jī)組有功連續(xù)加減時(shí)，爐側(cè)一次風(fēng)量易因過(guò)調(diào)而大幅波動(dòng)，影響AGC速率、過(guò)/再熱汽溫和排煙溫度等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為防止發(fā)生超溫事故，運(yùn)行人員需短時(shí)控制AGC負(fù)荷變化速率，同時(shí)控制蒸汽溫度在較低水平。

2.1 穩(wěn)定工況與非穩(wěn)定工況下的參數(shù)比較

以某廠350MW機(jī)組比較典型的工況為例采樣如表1、2。

表1 “自動(dòng)”方式下的非穩(wěn)定工況（0∶00～8∶00）

表2 “固定”或“計(jì)劃”方式下的穩(wěn)定工況（0∶00～8∶00）

2.2 負(fù)荷穩(wěn)定性對(duì)節(jié)能降耗指標(biāo)的影響與效益分析

由以上數(shù)據(jù)分析可知，穩(wěn)定工況和非穩(wěn)定工況相比較，過(guò)熱汽溫可提高約7℃，再熱汽溫可提高約22℃，排煙溫度可降低約5℃。負(fù)荷不穩(wěn)定時(shí)，在不同的負(fù)荷區(qū)域，對(duì)過(guò)再熱蒸汽溫度的影響不同，在低負(fù)荷區(qū)（240MW以下）或高負(fù)荷區(qū)（320MW）來(lái)回反復(fù)晃動(dòng)時(shí)，影響最大。

按300MW機(jī)組各參數(shù)的變化對(duì)供電煤耗（b）的影響公式（每變化1℃）。

2.2.1 過(guò)熱汽溫

Δb=(0.88-0)b/[(538-513)×100]=0.000352b

機(jī)組供電煤耗要求小于318g/kWh，過(guò)熱汽溫每降低1℃，按上式煤耗約增加0.112g，若按7℃計(jì)算，則為：

0.112×7 =0.784（g/kwh）

2.2.2 再熱汽溫

Δb=(0.64-0)b/[(538-514)×100]=0.0002667b

再熱汽溫每降低1℃，按上式煤耗約增加約0.085g，若按22℃計(jì)算，則為：

0.085×22 =1.87（g/kwh）

2.2.3 排煙溫度

Δb=(3.55αpy+0.44)×b/(100×92)=0.000561b

排煙溫度每升高1℃，按上式煤耗約增加約0.18g，若按5℃計(jì)算，則為：

0.18×5 =0.9（g/kwh）

2.2.4 煤耗影響

綜合以上三點(diǎn)，若按上表數(shù)據(jù)，則上三項(xiàng)疊加，煤耗影響約為：

0.784 +1.87+0.9=3.55（g/kwh）

按平均負(fù)荷270MW計(jì)算：

3.55g/kwh×270×1000kw=958500g/kwh=0.9585T/h

全天煤耗影響量：

0.9585 t/h×24h=23t

按燃煤綜合成本價(jià)700元/t，則發(fā)電成本的影響：

23t×700元/t=16100元/d

當(dāng)然，影響發(fā)電機(jī)組煤耗的因素非常多，以上參數(shù)對(duì)煤耗的影響也并非線性疊加，上面的計(jì)算僅是參考，說(shuō)明鍋爐主再熱汽溫和排煙溫度的變化對(duì)機(jī)組效率的影響是非常大的。

2.3 負(fù)荷穩(wěn)定對(duì)設(shè)備性能和使用壽命的意義

負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，鍋爐引送風(fēng)機(jī)和制粉系統(tǒng)各主要輔機(jī)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)需求大幅減少、磨損減少、故障率減少、設(shè)備運(yùn)行可靠性增加，設(shè)備使用壽命自然更長(zhǎng)。

同樣，汽機(jī)側(cè)的給水泵、凝泵等設(shè)備調(diào)節(jié)量也大幅減少，各閥門(mén)和調(diào)門(mén)基本處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)生故障的幾率較少，尤其是調(diào)節(jié)汽門(mén)有缺陷時(shí)，在某些行程段（60%、77%左右）會(huì)有大幅晃動(dòng)的情況發(fā)生，導(dǎo)致汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)上升，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。負(fù)荷穩(wěn)定后，運(yùn)行人員可以手動(dòng)設(shè)定汽壓偏置，避開(kāi)非穩(wěn)定區(qū)域。

3 機(jī)組間調(diào)整負(fù)荷產(chǎn)生的效益分析

3.1 機(jī)組間調(diào)整負(fù)荷的目的

機(jī)組間調(diào)整負(fù)荷的意義在于，在維持電廠總負(fù)荷不變的前提下，為了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，讓效率高的機(jī)組多發(fā)電，效率低的機(jī)組少發(fā)電，同時(shí)負(fù)荷低的機(jī)組可以靈活調(diào)整制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

3.2 機(jī)組間調(diào)整負(fù)荷的效益分析

3.2.1 機(jī)組效率方面的影響

由于不同的機(jī)組效率不同，設(shè)2#機(jī)組供電煤耗相比1#機(jī)組高5g/kWh，按每小時(shí)由2#機(jī)組調(diào)整30MW負(fù)荷至1#機(jī)組加帶，平均每天調(diào)整負(fù)荷的時(shí)間為10h，則每天由此產(chǎn)生的效益為：

30×1000 kWh×5g/kWh×10=1500000g=1.5t

按燃煤綜合成本價(jià)700元/t，則發(fā)電成本的影響：

1.5t×700元/t=1050元/天d

3.2.2 停磨方面的效益

雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)的運(yùn)行電流約為120A，電壓6kV，制粉系統(tǒng)的給煤機(jī)等其他電耗暫不計(jì)算，若按每小時(shí)由2#機(jī)組調(diào)整30MW負(fù)荷至1#機(jī)組加帶，平均每天調(diào)整負(fù)荷的時(shí)間為10h，則每天由此產(chǎn)生的效益為：

120A×6kV×10h=7200kWh

按每度電出廠價(jià)0.42元計(jì)算：

7200kWh×0.42元/kWh=3024元/d

3.3 機(jī)組間調(diào)整負(fù)荷的途徑

由以上分析可以看出，機(jī)組間調(diào)整負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)電，是促進(jìn)節(jié)能降耗工作的重要手段，可以實(shí)現(xiàn)這樣的經(jīng)濟(jì)調(diào)度的方法有：

（1）調(diào)度系統(tǒng)改革，下發(fā)給電廠的是全廠有功總指令，即廠級(jí)AGC指令，機(jī)組間的負(fù)荷分配由廠內(nèi)協(xié)調(diào)。這種方法可以實(shí)現(xiàn)真正的最大限度的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，但目前只有少數(shù)省份能夠?qū)崿F(xiàn)，期待未來(lái)全國(guó)范圍內(nèi)都能進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

（2）調(diào)度計(jì)劃處編發(fā)發(fā)電廠日計(jì)劃時(shí)，根據(jù)電廠要求設(shè)置足夠的機(jī)組偏差負(fù)荷，如1#高2#低，根據(jù)日計(jì)劃的最高峰的負(fù)荷情況和#1機(jī)組的帶負(fù)荷能力情況，確定2#機(jī)組是否需要啟動(dòng)備用磨煤機(jī)。

（3）由值長(zhǎng)根據(jù)負(fù)荷計(jì)劃和煤種情況等，聯(lián)系調(diào)度員手動(dòng)在機(jī)組間轉(zhuǎn)移負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)停磨降耗的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于火電廠來(lái)說(shuō)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的方法，減少?gòu)S用電和降低發(fā)電單耗，成本小，實(shí)現(xiàn)可操性高，效益明顯。隨著廠級(jí)AGC在全網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逐漸普及，火電廠各發(fā)電機(jī)組間的負(fù)荷優(yōu)化研究將引起所有企業(yè)的重視。各省交易中心相對(duì)獨(dú)立后，在發(fā)電廠競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的潮流下，同等機(jī)組供電煤耗越低，發(fā)電優(yōu)勢(shì)越明顯。