CN106321219A - 电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法，对于电厂凝汽器循环冷却水系统的多台并联水泵机组，设置或增设1台或多台变频装置，针对任一汽轮机负荷率和冷却水进水温度的汽轮机工况，计算循环冷却水系统水泵机组不同变频调速组合运行方案的各台水泵机组流量及耗电功率，计算汽轮机发电功率扣除循环冷却水系统水泵机组耗电功率的电厂净发电功率；根据计算结果，以电厂净发电功率最大为目标，确定循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案和全变频调速最优组合运行方案，实现包括汽轮发电机、凝汽器和循环冷却水系统的电厂全系统优化运行，增益效果显著。

Description

电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定 方法

技术领域

本发明涉及一种电厂主、辅机组全系统优化运行方案的确定方法，尤其是基于电厂净发电功率最大的凝汽器循环冷却水系统水泵机组变频调速组合主、辅机组全系统优化运行方案的精确确定方法，属于工业节能减排领域。

背景技术

循环冷却水系统是电厂的重要系统之一，其运行直接影响到凝汽器的安全和汽轮机发电功率。电厂循环冷却水系统供水能力按发电机组最大负荷率和允许最高进水温度的最不利情况设计，而发电机组大部分时间在小于最大负荷率和冷却水进水温度低于允许最高进水温度下运行。目前，电厂运行管理，通常按季节粗略确定循环冷却水系统水泵的运行台数，缺少精确计算，无理论依据。实际上，同一季节的不同的天、同一天的不同时刻，环境温度和进水温度都会相差很大；因此，电厂普遍存在过度冷却，偶尔也会出现冷却不足的现象，结果造成能源严重浪费。另一方面，循环冷却水系统的冷却水量不但影响自身的能耗，还影响汽轮机的发电功率，问题较为复杂。现状是，电厂没有能实现循环冷却水系统的优化运行，普遍冷却过度，能源浪费严重，影响汽轮机发电功率。

发明内容

本发明的目的就是为克服目前普遍存在的电厂循环冷却水系统过度冷却、能源浪费严重、影响汽轮机发电功率的缺点，提供一种电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法，以电厂净发电功率最大为目标，通过优化循环冷却水系统水泵机组运行台数和转速，实现发电机组与循环冷却水系统的全系统的优化运行。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

提供一种电厂循环冷却水系统水泵机组变频调速汽轮机和凝汽器循环冷却水系统全系统组合优化运行方案的精确确定方法，以电厂净发电功率最大为目标，确定凝汽器循环冷却水系统水泵机组最优单变频调速组合运行方案和最优全变频调速组合运行方案，实现包括汽轮发电机、凝汽器和循环冷却水系统的电厂全系统优化运行，包括以下步骤：

步骤A、电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组变频调速组合运行各台水泵流量Q_j、电机输入功率P_dj和系统能耗P_d计算；

循环冷却水系统中各台水泵额定转速的性能曲线由设备生产厂家提供，水泵额定转速的流量-扬程性能曲线可用方程拟合为：

$H_j=A_j\·{Q_j}^2+B_j\·Q_j+C_j,(j=1,2,3,\mathrm{...},n)---\left(1\right)$

其中：j表示水泵机组编号；n为水泵机组台数；H_j为第j台水泵机组额定转速下的水泵扬程，m；A_j、B_j、C_j为常系数。

若水泵机组实施变频调速运行，设第j台水泵机组额定转速为n_jr，调速后转速为n_j，变速比为k_j，k_j＝n_j/n_jr，则根据水泵比例率，变速水泵流量-扬程性能曲线方程为：

$H_j=A_j\·{Q_j}^2+B_j\·k_j\·Q_j+C_j\·{k_j}^2,(j=1,2,3,\mathrm{...},n)---\left(2\right)$

式(2)可以作为定速和变速水泵流量-扬程性能曲线方程的通式，当为额定转速时，k_j＝1。根据循环冷却水系统管路及相关阀件的设置，计算确定系统净扬程H_st与管路阻力系数S。管路特性曲线方程可表示为：

$H_j=H_{st}+S{\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{Q}_j\right)}^2---\left(3\right)$

多台水泵并联运行，其扬程相等，即H_j＝H。联立包括额定转速定速和变速的所有参与运行的水泵流量-扬程性能曲线方程(2)和管路特性曲线方程(3)共n+1个方程求解，得到各台水泵运行流量Q_j(j＝1，2，3，…，n)和扬程H共n+1个变量数值。第j台水泵机组电机输入功率为(kW)

$P_{dj}=\frac{{\mathrm{\ρgQ}}_j{H}_j/1000}{{\mathrm{\η}}_{pj}\·{\mathrm{\η}}_{cj}\·{\mathrm{\η}}_{dj}\·{\mathrm{\η}}_{bj}}---\left(4\right)$

其中：ρ为水的密度，kg/m³；g为重力加速度，m/s²；η_pj为第j台水泵效率，由设备生产厂家提供，如果实施变频调速运行，采用对应额定转速下相似工况的水泵效率；η_cj为第j台水泵机组传动效率，直联传动时为100％；η_dj为第j台水泵机组电机效率，由设备生产厂家提供；η_bj为第j台水泵机组配套变频装置的变频效率，由设备生产厂家提供，若水泵机组在额定转速运行，则变频器脱开不运行，电源直接向电机供电，变频效率取为100％。

循环冷却水系统耗电功率为系统所有参与运行的水泵机组电机输入功率之和，即

$P_d=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\ρgQ}}_j{H}_j/1000}{{\mathrm{\η}}_{pj}\·{\mathrm{\η}}_{cj}\·{\mathrm{\η}}_{dj}\·{\mathrm{\η}}_{bj}}---\left(5\right)$

步骤B、电厂不同负荷率和不同冷却水进水温度的汽轮机不同工况，凝汽器循环冷却水系统不同运行方案的电厂发电功率P计算。

根据汽轮机运行相关理论，汽轮机发电功率P与汽轮机负荷率β、冷却水进水温度t_w和汽轮机排汽压力p_c有关，其中，汽轮机排汽压力p_c与冷却水进水温度t_w、汽轮机广义排汽量D_c和冷却水流量D_w有关。

根据设备生产厂家提供的汽轮机和凝汽器的结构与性能参数，计算汽轮机不同负荷率和不同冷却水进水温度的工况下，循环冷却水系统不同变频调速组合运行方案的汽轮机发电功率P。

步骤C、电厂不同负荷率和不同冷却水进水温度的汽轮机不同工况，凝汽器循环冷却水系统水泵机组不同变频调速组合运行方案的电厂净发电功率计算。

对于汽轮机不同负荷率和冷却水进水温度的任一工况，综合考虑汽轮机发电功率与凝汽器循环冷却水系统耗电功率，针对循环冷却水系统单变频调速(参与运行的水泵机组仅1台实施变频调速)组合运行和全变频调速(参与运行的水泵机组所有机组均实施变频调速)组合运行两种情况的参与运行水泵不同台数、变速泵不同变速比的水泵机组多种变频调速组合运行方案，计算电厂净发电功率ΔP_r，即为

${\mathrm{\ΔP}}_r=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{P}_i-\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{dj}---\left(6\right)$

式中：ΔP_r为循环冷却水系统第r个水泵机组变频调速组合运行方案的净发电功率，r＝1，2，…，s，s为水泵机组变频调速组合运行方案数；P_i为所述循环冷却水系统水泵机组变频调速组合运行方案供水冷却的第i台汽轮机发电功率；m为汽轮机运行台数；P_dj为循环冷却水系统第j台水泵机组电机输入功率；n为循环冷却水系统参与运行的水泵机组台数。例如，2台汽轮机运行、负荷率90％、冷却水进水温度5℃工况，2泵单变频调速不同变速比时电厂净发电功率如实施例表1。

步骤D、电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案确定。

应用计算程序，在步骤C计算出的汽轮机某一工况下的循环冷却水系统确定的水泵运行台数的单变频调速组合运行的变速泵不同变速比多个方案的电厂净发电功率中，寻找出所述水泵运行台数下电厂净发电功率ΔP_r最大的循环冷却水系统水泵机组单泵变频调速变速比，如实施例表1。再计算寻找出其他每一种可能的参与运行的水泵台数时电厂净发电功率ΔP_r最大的循环冷却水系统水泵机组单泵变频调速变速比。在所有不同水泵运行台数的使净发电功率最大的运行方案中，确定出净发电功率最大的运行方案，包括水泵运行台数和单泵变速比，该方案即为所述汽轮机工况下的循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案。

如实施例表2，用步骤A、B和C所述方法，计算确定出汽轮机负荷率40％～100％间隔2％、冷却水进水温度5℃～35℃间隔2℃共31×16＝496种汽轮机工况下循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案，绘制成表格，表格横向格为汽轮机不同负荷率，纵向格为冷却水不同进水温度，每个单元格对应汽轮机一个运行工况，用粗实折线将循环冷却水系统最优运行方案的不同水泵运行台数划分为不同区域，循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案的水泵运行台数通过对应所述汽轮机工况的单元格所在的区域判断，参与运行的水泵仅有1台变速，单元格内数据为变速泵的变速比。该表格可供电厂实际优化运行调整使用。

步骤E、电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案确定。

将方程组(2)中循环冷却水系统所有参与运行的n台水泵流量-扬程曲线方程中的变速比全部采用k，用步骤A、B和C所述方法，计算某一确定负荷率和冷却水进水温度的汽轮机工况下，循环冷却水系统分别运行可能的n＝1，2，…台水泵机组全部统一实施变频——全变频调速组合运行的各种水泵变速比方案的电厂净发电功率，确定每一种水泵运行台数的最大净发电功率及其对应的水泵变速比，在所有不同水泵运行台数的方案中，选取最大净发电功率最大者，即为所述汽轮机工况下循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案，包括水泵运行台数和所有水泵的变速比。

用上节所述方法计算确定出具有均匀小间隔的多种负荷率和冷却水进水温度的多个汽轮机工况下的循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案，绘制成如实施例表3的表格，供电厂实际优化运行调整使用。

实施例表3中用粗折线自左上向右下分开循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案中代表不同水泵运行台数的区域。根据横坐标汽轮机负荷率和纵坐标冷却水进水温度确定汽轮机工况对应的单元格，所述单元格所在区域对应全变频调速最优组合运行方案的水泵运行台数，所述单元格内的数字即为所有运行水泵的变速比。

步骤F、电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组变频调速组合优化运行方案经济性分析。

对具体电厂，根据统计的每年的运行季节和天数，每天运行24h，确定电厂所在地区每年汽轮机运行的各种负荷率和冷却水各种进水温度的小时数，考虑上网电价k_电，循环冷却水系统实施水泵机组单变频调速最优组合运行和全变频调速最优组合运行，较系统原实际运行方案年增加净收益分别为

ΔS₁＝(W₁-W₀)k_电 (7)

ΔS_全＝(W_全-W₀)k_电 (8)

式中：W₀，W₁，W_全分别为循环冷却水系统原运行方案、单变频调速最优组合运行方案和全变频调速最优组合运行方案的电厂年净发电量，电厂年净收益增加相对值分别为

δ₁＝(W₁-W₀)/W₀ (9)

δ_全＝(W_全-W₀)/W₀ (10)

循环冷却水系统水泵机组实施单变频调速最优组合运行方案，需设置1套变频装置，增加设备成本为F_bp；设循环冷却水系统水泵机组实施全变频调速最优组合运行方案，水泵机组最大运行台数为N，即需设置N套变频装置，增加设备成本为N·F_bp，设存款年利率为i_利。单变频调速最优组合运行方案和全变频调速最优组合运行方案增加的变频设备的投资还本年限t₁、t_全分别用式(11)、(12)求解计算：

一般要求，新增设备投资还本年限小于7～8年为合理。

考虑循环冷却水系统运行寿命T年，循环冷却水系统原运行方案运行T年的电厂换算成T年以后的净效益S_0T为

循环冷却水系统水泵机组实施单变频调速最优组合运行方案，扣除增加的变频装置成本后，电厂运行T年换算成T年以后的净效益S_1T为

循环冷却水系统水泵机组实施全变频调速最优组合运行方案，扣除N套变频装置的设备成本后，电厂运行T年换算成T年以后的净效益S_全T为

电厂在循环冷却水系统寿命期T内，循环冷却水系统水泵机组单变频和全变频两种最优调速组合优化运行方案，分别较原实际运行方案增加效益

ΔS_1T＝S_1T-S_0T (16)

ΔS_全T＝S_全T-S_0T (17)

实施例计算结果表明，电厂循环冷却水系统水泵机组实施单变频调速最优组合运行方案和全变频调速最优组合运行方案，电厂年发电净效益分别增加6327万元、5396万元，增加率3.29％、2.81％。其中，单变频调速最优组合运行方案增加的效益大、增加的设备投资少，投资还本时间仅需0.41个月，电厂运行20年增加总效益20.3765亿元。

综上所述，本发明提供一种电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组变频调速汽轮机和循环冷却水系统全系统组合优化运行方案的精确确定方法。对于电厂凝汽器循环冷却水系统的多台并联水泵机组，设置或增设1台或多台变频装置，针对任一汽轮机负荷率和冷却水进水温度的汽轮机工况，计算循环冷却水系统水泵机组不同变频调速组合运行方案的各台水泵机组流量及耗电功率，计算汽轮发电机发电功率扣除循环冷却水系统水泵机组耗电功率的电厂净发电功率；根据计算结果，以电厂净发电功率最大为目标，确定循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案(水泵运行台数和单泵变速比)和全变频调速最优组合运行方案(水泵运行台数和所有运行泵变速比)；循环冷却水系统水泵机组变频调速最优组合运行方案以简单表格直观显示出来。

本发明克服了目前电厂普遍存在的过度冷却，能源浪费严重的缺点，提供了一种电厂循环冷却水系统水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案精确确定方法，该方案通过调节电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组运行台数和转速，使电厂净出力最大，实现包括汽轮发电机、凝汽器和循环冷却水系统的电厂全系统优化运行，实施例电厂发电净效益增加3.29％，年增加效益6300多万元，具有重大的经济效益。

本发明确定的电厂循环冷却水系统水泵机组变频调速最优组合运行方案，以简单图表直观显示，在实际生产中，只需要根据汽轮发电机负荷率和冷却水进水温度，从表中查找到对应的区域和单元格，即可确定最优运行方案的水泵运行台数和变速运行水泵的变速比，实施简便易行。

附图说明

图1为本发明实施例循环冷却水系统图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明，但本案例不应理解为对本发明的限制。

某电厂有2台330MW纯凝式汽轮机组，如图1，循环冷却水系统为带冷却塔的扩大单元制二次循环供水系统。电厂原运行方案为：夏季2台汽轮机运行开4台循环水泵，春秋季2台汽轮机运行开3台循环水泵，冬季2台汽轮机运行开2台循环水泵。单台水泵额定工况流量为17604m³/h，扬程为22.5m，功率为1123kW。系统净扬程H_st为12.687m。

A.循环冷却水系统水泵机组变频调速组合运行各台水泵流量Q_j、电机输入功率P_dj和系统能耗P_d计算。

以循环冷却水系统2台水泵并联运行、其中1台水泵变频调速运行向2台汽轮机凝汽器供应冷却水为例，不同变速比的条件下，两台水泵的流量-扬程性能曲线等扬程叠加后的并联流量-扬程性能曲线与管路特性曲线相交，交点即为系统的工作点。

根据设备厂家提供的水泵额定转速下的流量-扬程性能曲线，通过拟合，式(1)中单台水泵额定转速下的流量-扬程性能曲线方程的系数A₁、B₁、C₁分别为–0.9026、5.3734、17.9351，即单台水泵额定转速的流量-扬程性能曲线方程为

H＝–0.9026Q_d ²+5.3734·Q_d+17.9351 (18)

式中：Q_d为单台水泵额定转速时的流量。以变频调速水泵的变速比k＝0.9为例，代入式(2)得到变速后的水泵流量-扬程性能曲线为：

H＝–0.9026Q_b ²+4.8361·Q_b+14.5274 (19)

式中：Q_b为单台水泵变速比k＝0.9时的流量。将2台汽轮机凝汽器循环冷却水系统的2条供水管路看作一个整体，管路阻力系数S＝0.024321867s²/m⁵，代入式(3)得到其管路特性曲线方程为：

H＝12.687+0.024321867(Q_d+Q_b)² (20)

联立(18)(19)(20)三个方程求解，得到水泵运行参数：扬程H＝15.786m，定速泵流量Q_d＝6.329m³/s，变速泵流量Q_b＝4.959m³/s，此时定速泵效率为85.933％，电动机效率为94.93％。根据比例律，具有相似工况的水泵效率相等，与变速泵工况相似的水泵额定转速下的工况的流量为4.959/0.9＝5.51m³/s，其对应的水泵效率为87.998％，此即为变速泵的效率，此时配套电动机的效率为94.48％。根据厂家提供的变频装置效率特性，变频效率为97.26％。

循环冷却水系统耗电功率为

$\begin{array}{c}{P}_d=\underset{j=1}{\overset{2}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\ρgQ}}_j{H}_j/1000}{{\mathrm{\η}}_{pj}\·{\mathrm{\η}}_{cj}\·{\mathrm{\η}}_{dj}\·{\mathrm{\η}}_{bj}}\\ =\frac{9800\×6.329\×15.786/1000}{85.933\%\×100\%\×94.93\%\×100\%}+\frac{9800\×4.959\×15.786/1000}{87.998\%\×100\%\×94.48\%\×97.26\%}\\ =2148.933kW\end{array}$

B.汽轮机不同工况、循环冷却水系统不同运行方案时电厂发电功率P计算确定。

以2台汽轮机运行、汽轮机负荷率90％、冷却水进水温度5℃的汽轮机工况26为例，循环冷却水系统2台水泵1定速、1变速(变速比0.9)运行的运行方案，循环冷却水总流量为11.288m³/s。根据汽轮机特性，计算得出单台汽轮机的发电功率为301.644MW。

C.电厂汽轮机任一工况下，循环冷却水系统水泵机组不同变频调速组合运行方案时净发电功率计算。

以汽轮机工况26：2台汽轮机运行、汽轮机负荷率90％、冷却水进水温度5℃为例，凝汽器循环冷却水系统2泵单变频调速组合运行方案时，水泵1定速额定转速、1变速(变速比0.9)，电厂净发电功率

${\mathrm{\ΔP}}_r={\mathrm{\ΔP}}_{26}=\underset{i=1}{\overset{2}{\Σ}}{P}_i-\underset{j=1}{\overset{2}{\Σ}}{P}_{dj}=301.644\×2-2148.933/1000=601.139MW$

用本条所述方法，针对汽轮机工况26，循环冷却水系统2泵单变频调速组合运行、变速泵变速比从0.75以间隔0.01增加到1的多个运行方案，计算得到电厂净发电功率结果如表1。

表1 2台汽轮机运行、负荷率90％、进水温度5℃工况，2泵单变频调速不同变速比时电厂净发电功率

用本条所述方法，计算2台汽轮机运行，负荷率分别为40％、42％、…、98％、100％，冷却水进水温度分别为5℃、7℃、9℃、……、35℃的多个汽轮机运行工况，循环冷却水系统n台(n＝1，2，3，4)水泵单变频调速组合运行，即其中仅1台水泵以不同变速比转速运行，n－1台水泵额定转速定速运行(不加入变频器，无变频损耗)的多个运行方案的净收益和n台水泵全部额定转速定速运行的电厂净收益。

D.电厂循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案确定。

由表1可以看出，汽轮机工况26，对应表2正文区域第1行、第26列，单变频调速运行当运行2台水泵、变速泵的变速比为0.9时，电厂净发电功率最大，其值为601.14MW。

按照表1所示格式，针对任一汽轮机负荷率和冷却水进水温度工况，计算比较循环冷却水系统所有不同水泵运行台数下的单变频调速组合运行方案的电厂净发电功率最大值，选取不同水泵运行台数方案净发电功率最大值最大的运行方案，包括水泵运行台数和单泵变频调速变速比，即为循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案。各种汽轮机负荷率和冷却水进水温度工况下的循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案如表2。

表2中粗实折线为水泵运行台数的分界线，分为运行1、2、3、4台水泵共4个区域，每个区域中字号较大的数字为循环水泵运行台数，单元格内的数字为单台变速泵的变速比，变速比为1表示该水泵配套电机变频器脱开在额定转速运行，即当变速泵变速运行时的电厂净发电功率小于定速运行时的净发电功率，则将该水泵机组与变频器脱开，使其在额定转速运行，此时变速泵的变速比为1，无变频损耗功率，电厂净发电功率最大。

表2循环冷却水系统单变频调速最优组合运行方案

E.电厂循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案确定。

计算实施例循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案如表3。表3中粗折线分开的4个区域自左上向右下分别为循环冷却水系统运行1台、2台、3台和4台水泵机组。根据横坐标汽轮机负荷率和纵坐标冷却水进水温度确定汽轮机工况对应的单元格，所述单元格所在区域对应全变频调速最优组合运行方案的水泵运行台数，所述单元格内的数字即为所有运行水泵的变速比。

表3循环冷却水系统全变频调速最优组合运行方案

F.电厂循环冷却水系统水泵机组变频调速优化组合运行方案经济性分析。

实施例电厂循环冷却水系统运行寿命20年，每年运行360天，每天运行24h，确定该电厂汽轮机各段负荷率和冷却水进水温度的运行小时数，上网电价以0.351元/(kW·h)，存款年利率4.75％，实施水泵变频调速运行的变频器216万元/套。计算结果表明，电厂循环冷却水系统水泵机组实施单变频调速最优组合运行方案和全变频调速最优组合运行方案，电厂年发电净效益分别增加6327万元、5396万元，增加率3.29％、2.81％。其中，单变频调速最优组合运行方案增加效益大，增加的设备投资少，投资还本时间仅需0.41个月，电厂运行20年增加总效益20.3765亿元，增益效果显著，具有重大的经济效益。

简言之，本发明，对于电厂凝汽器循环冷却水系统的多台并联水泵机组，设置或增设1台或多台变频装置，针对任一汽轮机负荷率和冷却水进水温度的汽轮机工况，计算循环冷却水系统水泵机组不同变频调速组合运行方案的各台水泵机组流量及耗电功率，计算汽轮机发电功率扣除循环冷却水系统水泵机组耗电功率的电厂净发电功率；根据计算结果，以电厂净发电功率最大为目标，确定循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案和全变频调速最优组合运行方案，实现包括汽轮发电机、凝汽器和循环冷却水系统的电厂全系统优化运行，增益效果显著；循环冷却水系统水泵机组变频调速最优组合运行方案以简单表格直观显示出来，便于实际运行实施操作。

本发明确定的电厂循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案，以简单图表直观显示，在实际生产中，只需要根据汽轮机负荷率和冷却水进水温度，从表2中查找到对应的区域和单元格，即可确定最优运行方案的水泵运行台数和单泵变速运行的变速比，实施简便易行。

Claims (6)

1.一种电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、计算电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组变频调速组合运行各台水泵流量Q_j、电机输入功率P_dj和系统能耗P_d；

步骤B、计算电厂不同负荷率和不同冷却水进水温度的汽轮机不同工况下，对应步骤A的凝汽器循环冷却水系统不同运行方案的电厂发电功率P；

步骤C、用步骤B电厂不同负荷率和不同冷却水进水温度的汽轮机不同工况下的电厂发电功率，减去步骤A对应的凝汽器循环冷却水系统运行方案的能耗，计算电厂不同汽轮机工况下的净发电功率；

步骤D、针对步骤C汽轮机各种工况的循环冷却水系统不同方案，选取使电厂净发电功率最大的循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案；

步骤E、针对步骤C汽轮机各种工况的循环冷却水系统不同方案，选取使电厂净发电功率最大的循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案；

步骤F、根据步骤D和步骤E的计算结果，对照循环冷却水系统原运行方案，进行电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组变频调速组合优化运行方案的经济性分析。

2.根据权利要求1所述电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法，其特征在于，步骤A所述的计算电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组变频调速组合运行各台水泵流量Q_j、电机输入功率P_dj和系统能耗P_d，其过程如下：

水泵额定转速的流量-扬程性能曲线用方程拟合为：

H_j＝A_j·Q_j ²+B_j·Q_j+C_j (j＝1，2，3，…，n) (1)

其中：j表示水泵机组编号；n为水泵机组台数；H_j为第j台水泵机组额定转速下的水泵扬程，m；A_j、B_j、C_j为常系数；

若水泵机组实施变频调速运行，设第j台水泵机组额定转速为n_jr，调速后转速为n_j，变速比为k_j，k_j＝n_j/n_jr，则根据水泵比例率，变速水泵流量-扬程性能曲线方程为：

H_j＝A_j·Q_j ²+B_j·k_j·Q_j+C_j·k_j ² (j＝1，2，3，…，n) (2)

式(2)可以作为定速和变速水泵流量-扬程性能曲线方程的通式，当为额定转速时，k_j＝1；

根据循环冷却水系统管路及相关阀件的设置，计算确定系统净扬程H_st与管路阻力系数S，管路特性曲线方程可表示为：

$H_j=H_{st}+S{\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{Q}_j\right)}^2---\left(3\right)$

多台水泵并联运行，其扬程相等，即H_j＝H；联立包括额定转速定速和变速的所有参与运行的水泵流量-扬程性能曲线方程(2)和管路特性曲线方程(3)共n+1个方程，求解得到各台水泵运行流量Q_j(j＝1，2，3，…，n)和扬程H共n+1个变量数值；第j台水泵机组电机输入功率为(kW)；

$P_{dj}=\frac{{\mathrm{\ρgQ}}_j{H}_j/1000}{{\mathrm{\η}}_{pj}\·{\mathrm{\η}}_{cj}\·{\mathrm{\η}}_{dj}\·{\mathrm{\η}}_{bj}}---\left(4\right)$

其中：ρ为水的密度，kg/m³；g为重力加速度，m/s²；η_pj为第j台水泵效率，如果实施变频调速运行，采用对应额定转速下相似工况的水泵效率；η_cj为第j台水泵机组传动效率，直联传动时为100％；η_dj为第j台水泵机组电机效率；η_bj为第j台水泵机组配套变频装置的变频效率，若水泵机组在额定转速运行，则变频器脱开不运行，电源直接向电机供电，变频效率取为100％；

循环冷却水系统耗电功率为系统所有参与运行的水泵机组电机输入功率之和，即

$P_d=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\ρgQ}}_j{H}_j/1000}{{\mathrm{\η}}_{pj}\·{\mathrm{\η}}_{cj}\·{\mathrm{\η}}_{dj}\·{\mathrm{\η}}_{bj}}.---\left(5\right)$

3.根据权利要求1所述的电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法，其特征在于，步骤C所述的用步骤B电厂不同负荷率和不同冷却水进水温度的汽轮机不同工况下的电厂发电功率，减去步骤A对应的凝汽器循环冷却水系统运行方案的能耗，计算电厂不同汽轮机工况下的净发电功率，计算过程如下：

对于汽轮机不同负荷率和冷却水进水温度的任一工况，综合考虑汽轮机发电功率与凝汽器循环冷却水系统耗电功率，针对循环冷却水系统单变频调速组合运行和全变频调速组合运行两种情况的参与运行的水泵不同台数、变速泵不同变速比的水泵机组多种变频调速组合运行方案，其中，单变频调速为参与运行的水泵机组仅1台实施变频调速，全变频调速为参与运行的水泵机组所有机组均实施变频调速，计算电厂净发电功率ΔP_r，即为

${\mathrm{\ΔP}}_r=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{P}_i-\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{dj}---\left(6\right)$

式中：ΔP_r为循环冷却水系统第r个水泵机组变频调速组合运行方案的电厂净发电功率，r＝1，2，…，s，s为水泵机组变频调速组合运行方案数；P_i为所述循环冷却水系统水泵机组变频调速组合运行方案供水冷却的第i台汽轮机发电功率；m为汽轮机运行台数；P_dj为循环冷却水系统第j台水泵机组电机输入功率；n为循环冷却水系统参与运行的水泵机组台数。

4.根据权利要求1所述电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法，其特征在于：步骤D所述的针对步骤C汽轮机各种工况的循环冷却水系统不同方案，选取使电厂净发电功率最大的循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案，其过程如下：

在步骤C计算出的汽轮机某一工况下的循环冷却水系统确定的水泵运行台数的单变频调速组合运行的变速泵不同变速比多个方案的电厂净发电功率中，寻找出所述水泵运行台数下电厂净发电功率ΔP_r最大的循环冷却水系统水泵机组单泵变频调速变速比，如表1，再计算寻找出其他每一种可能的参与运行的水泵台数时电厂净发电功率ΔP_r最大的循环冷却水系统水泵机组单泵变频调速变速比；在所有不同水泵运行台数的使净发电功率最大的运行方案中，确定出净发电功率最大的运行方案，包括水泵运行台数和单泵变速比，该方案即为所述汽轮机工况下的循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案；

表1 某汽轮机工况下，某种运行水泵台数单变频调速不同变速比时电厂净发电功率样表

表2 循环冷却水系统单变频调速最优组合运行方案样表

如表2，用步骤A、B和C所述方法，计算确定出汽轮机负荷率40％～100％间隔2％、冷却水进水温度5℃～35℃间隔2℃共31×16＝496种汽轮机工况下循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案，绘制成表格，表格横向格为汽轮机不同负荷率，纵向格为冷却水不同进水温度，每个单元格对应汽轮机一个运行工况，用粗实折线将循环冷却水系统最优运行方案的不同水泵运行台数划分为不同区域，循环冷却水系统水泵机组单变频调速最优组合运行方案的水泵运行台数通过对应所述汽轮机工况的单元格所在的区域判断，参与运行的水泵仅有1台变速，单元格内数据为变速泵的变速比；该表格可供电厂实际优化运行调整使用。

5.根据权利要求1所述电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法，其特征在于：步骤E所述的针对步骤C汽轮机各种工况的循环冷却水系统不同方案，选取使电厂净发电功率最大的循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案，其过程如下：

将方程组(2)中循环冷却水系统所有参与运行的n台水泵流量-扬程曲线方程中的变速比全部采用k，用步骤A、B和C所述方法，计算某一确定负荷率和冷却水进水温度的汽轮机工况下，循环冷却水系统分别运行可能的n＝1，2，…台水泵机组全部统一实施变频——全变频调速组合运行的各种水泵变速比方案的电厂净发电功率，确定每一种水泵运行台数的最大净发电功率及其对应的水泵变速比，在所有不同水泵运行台数的方案中，选取最大净发电功率最大者，即为所述汽轮机工况下循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案，包括水泵运行台数和所有水泵的变速比；

计算确定出具有均匀小间隔的多种负荷率和冷却水进水温度的多个汽轮机工况下的循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案，绘制成如表3的表格，表中用粗折线自左上向右下分开循环冷却水系统水泵机组全变频调速最优组合运行方案中代表不同水泵运行台数的区域。根据横坐标汽轮机负荷率和纵坐标冷却水进水温度确定汽轮机工况对应的单元格，所述单元格所在区域对应全变频调速最优组合运行方案的水泵运行台数，所述单元格内的数字即为所有运行水泵的变速比，该表格供电厂实际优化运行调整使用。

表3 循环冷却水系统全变频调速最优组合运行方案样表

6.根据权利要求1所述电厂冷却水泵机组变频调速全系统组合优化运行方案确定方法，其特征在于：步骤F所述的根据步骤D和步骤E的计算结果，对照循环冷却水系统原运行方案，进行电厂凝汽器循环冷却水系统水泵机组变频调速组合优化运行方案经济性分析如下：

对具体电厂，根据统计的每年的运行季节和天数，每天运行24h，确定电厂所在地区每年汽轮机运行的各种负荷率和冷却水各种进水温度的小时数，考虑上网电价k_电，循环冷却水系统实施水泵机组单变频调速最优组合运行和全变频调速最优组合运行，较系统原实际运行方案年增加净收益分别为

ΔS₁＝(W₁-W₀)k_电 (7)

ΔS_全＝(W_全-W₀)k_电 (8)

式中：W₀，W₁，W_全分别为循环冷却水系统原运行方案、单变频调速最优组合运行方案和全变频调速最优组合运行方案的电厂年净发电量，与原方案相比，后二者电厂年净收益增加相对值分别为

δ₁＝(W₁-W₀)/W₀ (9)

δ_全＝(W_全-W₀)/W₀ (10)

循环冷却水系统水泵机组实施单变频调速最优组合运行方案，需设置1套变频装置，增加设备成本为F_bp；设循环冷却水系统水泵机组实施全变频调速最优组合运行方案，水泵机组最大运行台数为N，即需设置N套变频装置，增加设备成本为N·F_bp，设存款年利率为i_利，单变频调速最优组合运行方案和全变频调速最优组合运行方案增加的变频设备的投资还本年限t₁、t_全分别用式(11)、(12)求解计算：

一般要求，新增设备投资还本年限小于7～8年为合理；

考虑循环冷却水系统运行寿命T年，循环冷却水系统原运行方案运行T年的电厂换算成T年以后的净效益S_0T为

循环冷却水系统水泵机组实施单变频调速最优组合运行方案，扣除增加的变频装置成本后，电厂运行T年换算成T年以后的净效益S_1T为

循环冷却水系统水泵机组实施全变频调速最优组合运行方案，扣除N套变频装置的设备成本后，电厂运行T年换算成T年以后的净效益S_全T为

电厂在循环冷却水系统寿命期T内，循环冷却水系统水泵机组单变频和全变频两种最优调速组合优化运行方案，分别较原实际运行方案增加效益

ΔS_1T＝S_1T-S_0T (16)

ΔS_全T＝S_全T-S_0T (17)。