CN107103178B - 一次调节抽气联合循环供热机组调峰能力计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一次调节抽气联合循环供热机组调峰能力计算方法以电厂额定供热抽气数据为基准工况，机组抽气量发生变化时，采用迭代计算确定变工况参数，包括各抽气口的压力与比焓确定。同时根据电厂本身燃气轮机、汽轮机的边界条件，利用本发明的计算方法计算机组的实际最大、最小发电负荷从而可以准确得到机组实际的调峰能力。本发明基于额定抽气数据，以计算所得调峰裕度的大小来反映机组的调峰能力，为电网调度部门掌握电厂的实际发电能力提供有力支撑。

Description

一次调节抽气联合循环供热机组调峰能力计算方法
技术领域
本发明属于燃气发电技术领域，特别是一次调节抽气联合循环供热机组调峰能力计算方法。
背景技术
2016年6月17号国家发改委下发文件《热电联产管理办法》要求：重视并推进燃气机组调峰，有效增加新能源的消纳并网，因此燃气蒸汽联合循环机组参与调峰已成事实。目前对于常规火力发电供热机组研究比较透彻，但是对于联合循环供热机组，由于增加了燃气轮机部分，整个系统相对复杂，对于这类机组调峰能力研究相对匮乏，调度部门只是掌握其基本发电数据，但是对于其深度调峰能力，调度部门了解还不多，所以迫切需要一种考核联合循环供热机组调峰能力的计算方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一次调节抽气联合循环供热机组调峰能力计算方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一次调节抽气联合循环供热机组调峰能力计算方法,包括步骤如下：
(1)对机组额定抽气工况数据进行列表整理统计,作为基准工况；
(2)一次调节抽气式机组调峰能力计算模型的建立
一次调节抽气机组发出的电功率由两部分组成,分别为高压段的内功率Pi 1和低压段的内功率Pi 2，用D1、De、D2分别表示机组的进汽流量、抽汽流量和凝汽流量,不考虑回热系统,存在如下关系:
D1＝De+D2
汽轮机的整机实际发电功率：
Figure BDA0001242617190000011
式中：ΔPm—机械损失；
ηg—汽轮机的发电效率，通常可取值为0.99；
ηi 1—汽轮机高圧段内效率；
ηi 2—汽轮机低压段内效率；内效率通常可以取值为0.97；
(ΔHt mac)1—高压段的理想焓降；
(ΔHt mac)2—低压段的理想焓降；
将上式变型为：
Figure BDA0001242617190000021
调峰裕度:机组的调峰能力用调峰裕度Ω来衡量，Ω＝Pmax-Pmin；
最小发电功率指的是低压段流量为D2 min时汽轮机发电量的大小，式如下：
Figure BDA0001242617190000022
最大发电功率指的是高圧段流量为D1 max时汽轮机发电量的大小，式如下：
Figure BDA0001242617190000023
式中：H0—调节级后主蒸汽的焓值；
HC—抽汽口处蒸汽的焓值；
HP—汽轮机排气口处的焓值；
Hb—各种漏气补气口处的焓值；
(3)计算所需的边界条件，以厂家提供的燃气轮机、汽轮机的有关数据为依据，确定计算所需的边界条件，
(4)具体计算
以额定工况为基准工况，当主蒸汽流量、抽气量确定后进行计算，由弗留格尔公式得主蒸汽压力为：
Figure BDA0001242617190000024
式中P1,0、D1,0—基准工况主蒸汽压力、流量；
P1、D1—变工况后主蒸汽压力、流量；
由温度、压力查询水蒸气焓值表得到主蒸汽的焓值；同理可以计算出调节级后、补气处、抽气口处的压力和比焓，
由上述计算方法计算出最小发电功率、最大发电功率及调峰裕度；同理计算出不同抽汽量下机组的最小、最大发电功率及调峰裕度，计算结果列表，基于列表数据，以主蒸汽流量为横坐标，发电功率为纵坐标绘制出机组的工况图；
(5)利用所绘制的机组的工况图读取任一抽汽工况下的最小、最大发电功率从而确定该工况下的调峰裕度，为电网调度提供实时准确的调度发电数据。
本发明的优点和积极效果是：
本发明针对一次调节抽气联合循环供热机组，提供了一种科学、合理、简洁和有效的调峰能力计算方法。以电厂额定工况数据为基准工况，当抽气量发生变化时利用变工况理论(弗留格尔公式)计算抽气口的压力以及比焓；再根据厂家提供的燃气轮机、余热锅炉、汽轮机相关数据确定计算的边界条件；最后，利用计算方法确定机组各个抽气量下的最大最小发电功率，从而得到机组的实际调峰能力。该方法以计算所得调峰裕度的大小来反映机组的调峰能力，为调度部门掌握电厂的实际发电能力提供有力支撑。
附图说明
图1是本发明中发电功率随主蒸汽流量的变化曲线图。
具体实施方式
以下对本发明实施例做进一步详述：需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其它实施方式，同样属于本发明保护的范围。
一次调节抽气联合循环供热机组调峰能力计算方法,包括方法步骤如下：
(1)对机组额定抽气工况数据进行整理统计,作为基准工况；
如，以某电厂燃气-蒸汽联合循环供热机组实际数据为例，该机组汽轮机型式为双压补汽抽汽凝汽式汽轮机，对该机组的额定抽气工况数据采集如下表1：
表1
Figure BDA0001242617190000031
Figure BDA0001242617190000041
(2)一次调节抽气式机组调峰能力计算模型的建立
一次调节抽气机组发出的电功率由两部分组成,分别为高压段内功率Pi 1和低压段的内功率Pi 2。用D1、De、D2分别表示机组的进汽量、抽汽量和凝汽量,不考虑回热系统,存在如下关系:
D1＝De+D2
汽轮机的整机实际发电功率：
Figure BDA0001242617190000042
式中：ΔPm—机械损失；
ηg—汽轮机的发电效率，通常可取值为0.99；
ηi 1—汽轮机高圧段内效率；
ηi 2—汽轮机低压段内效率；内效率通常可以取值为0.97；
(ΔHt mac)1—高压段的理想焓降；
(ΔHt mac)2—低压段的理想焓降；
通常上式可变型为：
Figure BDA0001242617190000043
调峰裕度:机组的调峰能力可以用调峰裕度Ω来衡量，Ω＝Pmax-Pmin；
最小发电功率指的是低压段流量为D2 min时汽轮机发电量的大小，式如下：
Figure BDA0001242617190000044
最大发电功率指的是高圧段流量为D1 max时汽轮机发电量的大小，式如下：
Figure BDA0001242617190000051
式中：H0—调节级后主蒸汽的焓值；
HC—抽汽口处蒸汽的焓值；
HP—汽轮机排气口处的焓值；
Hb—各种漏气补气口处的焓值；
(3)计算所需的边界条件，以厂家提供的燃气轮机、汽轮机的有关数据为依据，确定计算所需的边界条件，如实例中，边界条件数据如下表2所示，
表2
Figure BDA0001242617190000052
(4)具体计算
以额定工况为基准工况，当主蒸汽流量、抽气量确定后进行计算，由弗留格尔公式得主蒸汽压力为：
Figure BDA0001242617190000053
式中P1,0、D1,0—基准工况主蒸汽压力、流量；
P1、D1—变工况后主蒸汽压力、流量；
具体的，当主蒸汽流量变为100t/h，抽气量为60t/h进行计算。由弗留格尔公式知主蒸汽压力为：
Figure BDA0001242617190000054
由温度、压力查询水蒸气焓值表得到主蒸汽的焓值；同理可以计算出调节级后、补气处、抽气口处的压力和比焓，
具体的，变工况后主蒸汽温度不变仍为519℃，则由温度、压力查询水蒸气焓值表得到主蒸汽的焓值3500.1kJ/kg；同理可以计算出调节级后、补气口、抽气口处的压力和比焓，计算结果列于下表：
Figure BDA0001242617190000061
由上述计算方法计算出最小发电功率、最大发电功率及调峰裕度；
同理计算出不同抽汽量下机组的最小、最大发电功率及调峰裕度，计算结果列表，基于列表数据，以主蒸汽流量为横坐标，发电功率为纵坐标绘制出机组的工况图；
具体的，由上述计算方法可以计算出最小功率为22.72MW，最大功率为55.11MW，调峰裕度为32.38MW
同理可以计算出抽汽量为0t/h、30t/h、60t/h、90t/h、120t/h、130t/h机组的最小、最大发电功率及调峰裕度，计算结果列于下表：
Figure BDA0001242617190000062
基于以上计算的数据，以主蒸汽流量为横坐标，发电功率为纵坐标绘制了该机组的工况图，如图1所示。
(5)利用所绘制的机组的工况图读取任一抽汽工况下的最小、最大发电功率从而确定该工况下的调峰裕度，为电网调度提供实时准确的调度发电数据。

Claims (1)

1.一次调节抽气联合循环供热机组调峰能力计算方法，其特征在于包括步骤如下:
(1)对机组额定抽气工况数据进行列表整理统计，作为基准工况；
(2)一次调节抽气式机组调峰能力计算模型的建立
一次调节抽气机组发出的电功率由两部分组成，分别为高压段内功率Pi 1和低压段的内功率Pi 2，用D1、De、D2分别表示机组的进汽流量、抽汽流量和凝汽流量,不考虑回热系统,存在如下关系：
D1＝De+D2
汽轮机的整机实际发电功率:
Figure FDA0002591289010000011
式中：ΔPm—机械损失；
ηg—汽轮机的发电效率，通常可取值为0.99；
ηi 1—汽轮机高圧段内效率；
ηi 2—汽轮机低压段内效率；内效率通常可以取值为0.97；
(ΔHt mac)1—高压段的理想焓降；
(ΔHt mac)2—低压段的理想焓降；
将上式变型为:
Figure FDA0002591289010000012
调峰裕度：机组的调峰能力可以用调峰裕度Ω来衡量，Ω＝Pmax-Pmin；
最小发电功率指的是低压段流量为D2 min时汽轮机发电量的大小，式如下：
Figure FDA0002591289010000013
最大发电功率指的是高圧段流量为D1 max时汽轮机发电量的大小，式如下：
Figure FDA0002591289010000021
式中：H0—调节级后主蒸汽的焓值；
HC—抽汽口处蒸汽的焓值；
HP—汽轮机排气口处的焓值；
Hb—各种漏气补气口处的焓值；
(3)计算所需的边界条件，以厂家提供的燃气轮机、汽轮机的有关数据为依据，确定计算所需的边界条件，
(4)具体计算
以额定工况为基准工况，当主蒸汽流量、抽气量确定后进行计算，由弗留格尔公式得主蒸汽压力为：
Figure FDA0002591289010000022
式中P1,0、D1,0—基准工况主蒸汽压力、流量；
P1、D1—变工况后主蒸汽压力、流量；
由温度、压力查询水蒸气焓值表得到主蒸汽的焓值；同理可以计算出调节级后、补气处、抽气口处的压力和比焓，
由上述计算方法计算出最小发电功率，最大发电功率及调峰裕度；同理计算出不同抽汽量下机组的最小、最大发电功率及调峰裕度，计算结果列表，基于列表数据，以主蒸汽流量为横坐标，发电功率为纵坐标绘制出机组的工况图；
(5)利用所绘制的机组的工况图读取任一抽汽工况下的最小、最大发电功率从而确定该工况下的调峰裕度，为电网调度提供实时准确的调度发电数据。
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