新型电网结构下火电机组深度调峰控制策略的研究与应用

新型电网结构中,新能源渗透率逐步提高,其发电负荷的随机性、不可预测性对电网稳定性的影响逐步加大,需要以火力发电机组为首的常规能源快速稳定响应负荷需求,实现深度调峰运行,从而有效稳定电网有功平衡。由于火电机组30%负荷以下非线性特性明显,给水、燃料、风量等相互耦合特性更加显著,同时各个控制参数已接近或达到稳定运行下限,解决稳燃负荷以下运行安全性及变负荷速率之间的矛盾是目前火电机组深度调峰面临的问题。作为机组深度调峰运行的核心部分,控制策略的设计与应用能够有效提升机组稳定运行边界工况下的稳定性与快速性,避免AGC及一次调频性能考核,保证稳定运行,结合新型调峰技术进一步优化控制功能,成为新型电网结构下火电机组深度调峰运行的研究应用方向。     

深度调峰下燃煤机组运行方式对能耗的影响

随着电网负荷峰谷差日趋增大,大型火力发电机组参与电网调峰成为必然。针对某电厂4×600 MW机组,基于供电煤耗试验结果,分析了长时间调峰运行下均等低负荷和启停两班制调峰运行方式的经济性,得到不同调峰负荷下多机组启停调峰的临界时间,为燃煤机组调峰运行提供经济优化。在全厂负荷不变的前提下,机组数越多、机组容量越大、调峰时间越长,启停两班制调峰运行方式的经济效益越显著。随着电网负荷率的下降,电厂深度调峰采用启停两班制运行方式将更具有节能减排意义。     

国产600MW超临界机组宽度调峰试验研究

随着电网负荷及峰谷差的不断增大,在中国600 MW超临界火电机组已经成为电网主力机组并需频繁地承担调峰任务.通常火电机组调峰是指尽可能降低锅炉最低稳燃负荷,即传统的“深度调峰”.提出了“宽度调峰”的概念,并在国产600 MW超临界机组上开展了“宽度调峰”的试验研究,通过设备改造、燃烧调整、配煤掺烧、汽轮机滑压曲线优化和协调控制完善等措施,提高机组调峰性能.实现在传统“深度调峰”方面向下突破锅炉最低稳燃负荷设计值,向上挖掘机组带负荷潜力,扩大机组调峰幅度,达到“宽度调峰”目的.宽度调峰有利于电网安全调度与稳定运行,同时增加发电企业参与电网调峰运行的发电量和经济效益,实现了“调峰运行、网厂双赢”.     

亚临界汽包炉深度调峰安全性评估及控制优化技术

为应对新能源消纳能力提升过程中电力系统调频、调峰的困难,作为常规电源的燃煤机组必须进行深度、快速、频繁的负荷调整,以消除风、光电间歇性和随机性对电网安全运行的影响。以某330 MW亚临界汽包炉机组为例,探索深度变负荷过程中稳定运行的边界条件,评估合理的调峰下限,并通过先进的控制策略优化设计,提升各系统调节品质和可靠性。研究结果表明,该机组在未进行系统及设备改造的基础上能实现27%额定负荷的深度调峰能力。     

某660MW机组深度调峰技术改造分析

为响应电网深度调峰需求,挖掘火电机组调峰潜力,通过对某660 MW机组深度调峰摸底试验研究,结合机组运行经验和参数,对机组低负荷下安全经济性作出客观分析,找出制约机组深度调峰能力的因素,并针对问题提出相应可行的改造或优化方案,实践表明：综合考虑锅炉低负荷稳燃能力、水动力稳定性、污染物排放、汽轮机低负荷适配性、协调自动控制能力后,才能满足电网对机组参与调峰的要求。     

东北区域火电机组分级深度调峰经济效益分析

东北区域火电机组占比较高,随着风电等可再生能源大规模并网,电网对火电机组调峰的需求增加。火电机组参与分级深度调峰过程中,运行参数偏离设计值,会导致供电煤耗上升,成本增加。针对东北区域分级深度调峰市场规则,分析分级深度调峰政策、火电机组深度调峰能力与火电机组调峰发电成本。以某超临界350 MW机组为例,分析不同负荷下成本与补偿及煤价对调峰收益的影响,提出东北区域火电机组分级深度调峰最佳经济策略。     

600MW超临界四墙切圆燃烧机组深度调峰技术研究

随着电网新能源发电量的比重越来越大,火电机组负荷率逐步降低,电网对火电机组的运行方式提出了更高的要求,为适应电网对火电机组深度调峰的需求,对某600 MW超临界四墙切圆直流锅炉机组进行了深度调峰运行试验研究。通过优化燃煤掺配比例、制粉系统特性优化、炉膛燃烧调整、磨煤机运行方式调整、锅炉尾部烟气调节挡板开度调整、辅机启停运行方式优化、煤水比调节及过热度优化等试验,解决了机组深度调峰期间低负荷工况下锅炉稳定燃烧、水冷壁超温、低负荷投运烟气脱硝等问题,在锅炉及其附属设备未进行任何改造的前提下,实现了超临界直流空冷机组在30%额定负荷工况下锅炉未进行由直流运行方式转为再循环运行方式的转换,达到了锅炉低负荷期间干态稳定运行,成为国内首台实现30%额度负荷深度调峰的四墙切圆燃烧机组,同时也为其他同类型电厂在机组深度调峰运行方面提供一定的借鉴价值。     

1030MW超超临界机组深度调峰特性试验研究

对某1030 MW超超临界机组进行深度调峰试验,研究机组在500 MW、350 MW负荷下参与电网调峰的运行状况与经济性指标。结果表明:机组在350 MW深度调峰下能够运行1.5 h以上,但锅炉在低负荷下炉膛负压波动较大,稳燃能力呈下降趋势,脱硝装置在350 MW负荷下运行时已接近脱硝自动退出温度,水冷壁和再热器部分管段存在超温爆管的运行危险;机组发电煤耗随着负荷降低增大,尤其是在深度调峰期间,增大幅度更加显著。     

600MW火电机组深度调峰能力探讨与经济安全性分析

内蒙古京隆发电有限责任公司2×600 MW火电机组于2011年10月参与内蒙古电网的深度调峰。为了使机组达到深度调峰的要求,同时实现锅炉不投油稳燃的目的,采取了合理分配负荷、运行调整、输煤合理掺配等措施,使2台机组在参与深度调峰期间,每月可节约420万元燃油费。但分析认为,双机负荷在400 MW以下时,对锅炉影响较大,机组运行经济性明显下降,因此不建议深度调峰至400 MW以下。     

凝结水变负荷深度调峰技术实现方法及其经济性评价

目前,国内火电机组参与深度调峰需要满足机组负荷响应速率及中低负荷段运行经济性的要求,虽然主蒸汽滑压运行能在一定程度上提高机组的运行经济性,但单一静态滑压运行曲线没有考虑环境参数变化、供热及工业用汽等影响。本文提出一种凝结水变负荷深度调峰技术的实现方法,通过凝结水节流快速变负荷控制技术及基于凝结水变负荷的深度滑压优化控制系统,根据电网自动发电控制(AGC)和一次调频指令需求,综合调配机组主蒸汽调节阀和凝结水泵变频器,同时根据环境和供热等工况变化,实时优化给定主蒸汽压力,实现深度调峰滑压节能优化运行,并通过对比试验评价该技术的经济性。结果表明,该技术能显著提高机组的综合经济效益,满足机组电网考核与运行经济性的需求。     

京津唐电网锅炉调峰现状及问题探讨

近年来，京津唐电网负荷峰谷差愈来愈大，１９９３年达３３６１ＭＷ，目前，调峰工作的重点是大机组的深度调峰，如果２００ＭＷ机组全部采用深度调峰，调峰容量达２８９０ＭＷ，可满足目前京津唐电网调峰的。深度调峰存在低负荷稳燃，运行参数，空气预热器低温腐蚀及漏风，水循环和设备等方面的问题。文章对调峰存在的问题进行了分析，探讨了解决的办法。     

亚临界300MW等级燃煤机组深度调峰适应性研究

随着省内电网结构及社会产业的变化,火电机组承担深度调峰任务已成为常态。以某300 MW亚临界燃煤机组为例,开展锅炉及汽机侧主辅设备、环保侧排放指标、两个细则考核四个方面的深度调峰适应性试验研究,确定该机组深度调峰能力能够达到浙江省发改委关于燃煤机组深度调峰机组最小出力应达到40%额定负荷的要求。同时对30%～50%负荷段进行了煤耗评估测试,为电厂深度调峰运行发电成本提供数据支撑。     

超临界350 MW机组深度调峰热工控制系统改造

随着我国产业结构调整和能源结构深化改革,为提高电网调峰和新能源消纳能力,火力发电机组提高运行灵活性,开展深度调峰已成为必然趋势。以某台超临界350 MW机组深度调峰试验为研究对象,分析火电机组深度调峰中热工控制领域现存问题,并根据试验情况,对低负荷稳燃控制、顺序控制逻辑、变负荷速率等方面进行优化,在无设备改造的前提下,实现了锅炉在无助燃方式下调峰至118 MW,并为后续设备改造提供可靠数据支撑。     

燃煤机组深度调峰对环保设施的影响分析及对策

受电源结构改变及用电需求增长放缓等因素影响,在网运行燃煤机组按照电网调度命令超常规调峰的频次、时间、深度都在增加。深度调峰不仅考验机组运行的可靠性和经济性,对环保设施的稳定运行及污染物的达标排放造成影响。该文通过总结分析机组低负荷运行时的工况条件,对比各环保设施运行特性,较为详细分析了深度调峰对环保设施的影响及对策。     

热电联产机组联合电极锅炉深度调峰性能试验研究

在国内“双碳”目标和新能源占比不断增大的背景下,电网消纳新能源对火电机组深度调峰提出了新的要求。对传统热电联产机组深度调峰研究采用的方法多为建模分析或经济性研究,较少涉及电极锅炉联合热电联产机组实现深度调峰运行工况下的调峰性能研究。以某200 MW热电联产机组为例,建立以电极锅炉代替热电联产机组抽气供热的热电联产机组联合电极锅炉深度调峰系统,实现在上网功率极低的工况下仍能保证热负荷供应的热电解耦模式,提高机组调峰深度。研究了此系统实现深度调峰的机理,并试验验证其调峰响应速度性能。研究结果表明,电极锅炉具备良好的调节性能,能够较好地匹配热电联产机组深度调峰工况运行下对功率负荷响应速度的需求。     

燃煤机组深度调峰对汽轮机设备的影响

目前,大型燃煤机组深度调峰已成为普遍现象,在深度调峰期间汽轮机及其辅助设备实际运行状况偏离设计工况较多,可能对机组运行安全产生一定的影响。本文结合部分机组在深度调峰期间运行情况,分析了机组深度调峰对汽轮机运行、汽轮机本体及其辅助设备寿命,以及机组经济性的影响,总结了普遍存在的问题以及相应的处理措施。结果表明:机组大幅度变负荷运行会损耗机组寿命,影响机组整体寿命的分配,降低机组实际的可运行年限;机组参与深度调峰至50%负荷以下运行,机组经济性明显降低;超超临界机组极低负荷运行时经济性指标降低较多,而亚临界机组经济性指标降低相对较少,应尽可能多地采用亚临界机组作为深度调峰机组;机组深度调峰时采用单汽泵运行方式,可以保证运行汽泵在高效率区间工作,经济性较好。     

燃煤发电机组调峰能力模糊综合评估方法

为保证火电机组在调峰期间处于低负荷运行时设备的安全、经济及环保性,结合机组的实际可操作性,建立了一套评价机组调峰能力的指标体系。采用层次分析法确定各指标权重,结合模糊综合评判法对机组调峰能力进行评价;选取7台不同容量及不同冷却形式的煤电机组,基于K均值算法聚类,求取各指标值并进行综合评价,根据评价结果进行纵向比较。结果表明:超超临界660、1 000 MW等级机组应在中、高以上负荷参与电网变负荷调峰任务,以更好发挥其能耗水平低的特性;超临界600MW等级机组变负荷调节性能良好,可在中、高负荷承担变负荷调峰任务,也可适度参与降负荷深度调峰;亚临界600、300 MW等级机组装机数量最多,容量占比最大,可适时参与电网深度调峰;同时在峰谷差矛盾突出的地区或时段,安排亚临界机组参与轮停调峰。     

火电机组深度调峰热工控制系统改造

随着我国产业结构调整和能源结构改革的深入,电网调峰压力不断增大,火电机组提高运行灵活性,参与深度调峰运行,逐渐成为未来火电领域重要的发展方向。本文全面分析了火电机组深度调峰面临的热工控制领域各方面的局限,从基础逻辑优化、低负荷稳燃控制、变负荷速率提升、脱硝排放的全过程控制及考虑设备寿命的优化控制等方面,给出了深度调峰控制系统改造的潜在技术方案。超临界与亚临界机组的实践经验表明,深度调峰控制技术改造需要全面统筹考虑,机组可实现25%Pe~30%Pe及以上负荷全程协调控制,综合变负荷速率可以提高到2%Pe/min以上。     

大容量纯凝式机组改供热后的调峰能力计算

文中分析了供热机组的工作过程并建立热力系统模型,对其进行变工况计算,结合安全限制条件,绘制出纯凝机组供热改造后的运行特性曲线即工况图,据此得出供热机组在满足供热负荷的前提下机组参与电负荷调整的最大和最小能力,并通过现场调峰能力试验对模型计算的准确性进行了验证。为大型供热机组深度参与电网调峰,增强电网对风电等可再生能源的消纳能力提供理论依据和技术支持。     

计及新能源随机特性的电网深度调峰多目标策略

在规模化新能源并网消纳趋势下,电网新能源的出力随机特性和系统调峰裕度亟需兼顾研究。首先根据非参数估计理论对新能源出力的随机特性进行处理。其次基于火电调峰机组的深度调峰过程对机组的运行费用进行分析建模。接着构建综合考虑电网深度调峰运行经济性和调峰灵活性的多目标优化调度模型,提出考虑新能源出力随机特性的多目标电网深度调峰运行优化调度策略。最后基于多目标求解方法分别以10台火电机组电力系统和某地区实际电网运行数据进行仿真计算,分析该多目标调度策略的有效性。