一种热电联产机组节能量计算方法及装置与流程

本发明涉及电厂汽轮机技术领域，特别涉及一种热电联产机组节能量计算方法及装置。

背景技术：

热电联产是指发电厂在为用户提供电能的同时，利用汽轮机做过部分或全部功的蒸汽为热用户提供热能。由于所供热能为做过部分或全部功的蒸汽，因此热电联产与纯凝发电、独立供热对比，在能耗方面更加节约。

在电力行业标准dl/t904-2015《火力发电厂技术经济指标计算方法》等众多标准中也未提及热电联产机组节能量的计算方法，使得众多热电厂在节能方面很难进行相互对比寻找不足和改进的方法。

由于热电联产机组能量流较多，数据量大，节能量难以定量计算，所以众多热电联产机组及供热改造机组之间很难做出相互对比节能情况，众多热电厂在进行效益核算时也很难得出一个节能情况的准确数值。长期以来，热电联产机组与纯凝发电、独立供热综合对比到底能够节约多少燃料，如何定量计算具体的节能量一直是行业内未能解决的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术的如何计算热电联产机组的节能量的问题，本发明提供了一种热电联产机组节能量计算方法及装置。

本发明的一个实施例提供一种热电联产机组节能量计算方法，包括：

根据预先建立的第一能耗指标模型计算热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；

根据能量守恒原则计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量，所述第二能量是在保持与热电联产工况下蒸汽参数不变时消耗的能量；

采用能量等比原则进行能耗对比计算，确定热电联产机组的节能量。

可选地，所述第一能耗指标模型为：

其中，hr为热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；n为热电联产工况下的发电量；g为热电联产工况下的供热量；fi为热电联产工况下第i部分由汽轮机进入锅炉的工质流量；δhi为热电联产工况下第i部分由汽轮机进入锅炉的工质在锅炉内的焓升。

可选地，所述根据能量守恒原则计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量，包括：

根据蒸汽流量和抽汽压力的比例关系计算纯凝工况下的各级抽汽压力，并根据所述各级抽汽压力及热电联产工况下测量所得各级抽汽温度获得纯凝工况下的各级抽汽焓及纯凝工况下的中压缸排汽焓；

根据热电联产工况下加热器的上端差计算纯凝工况下的各级加热器出水温度；

根据热电联产工况下加热器的下端差计算纯凝工况下的各级加热器疏水温度；

根据所述纯凝工况下的各级抽汽压力、各级加热器出水温度和各级加热器疏水温度计算纯凝工况下的各级抽汽量、低压缸排汽流量；

根据所述纯凝工况下的中压缸排汽焓及热电联产工况下的低压缸效率计算获得纯凝工况下低压缸排汽焓；

根据纯凝工况下各级蒸汽流量、各级抽汽量、低压缸排汽流量和低压缸排汽焓计算纯凝工况下发电量；

根据预先建立的第二能耗指标模型计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量。

可选地，所述根据蒸汽流量和抽汽压力的比例关系计算纯凝工况下的各级抽汽压力，包括：

根据如下公式计算纯凝工况下的各级抽汽压力：

p′i＝pi·f′in/f′in

其中，p′i为纯凝工况下第i级汽轮机抽汽压力；pi为热电联产工况下第i级汽轮机抽汽压力；f′in为纯凝工况下第i级抽汽口处汽轮机内蒸汽流量；fin为热电联产工况下第i级抽汽口处汽轮机内蒸汽流量；

所述根据热电联产工况下加热器的上端差计算纯凝工况下的各级加热器出水温度，包括：

根据如下公式计算纯凝工况下的各级加热器出水温度：

tics＝t′i-δtis

其中，tics为纯凝工况下第i级加热器出水温度；ti为纯凝工况下第i级汽轮机抽汽饱和温度；δtis为热电联产工况下第i级加热器的上端差；

所述根据热电联产工况下加热器的下端差计算纯凝工况下的各级加热器疏水温度，包括；

根据如下公式计算纯凝工况下的各级加热器疏水温度：

tiss＝t(i+1)cs+δtix

其中，tiss为纯凝工况下第i级加热器疏水温度；t(i+1)cs为纯凝工况下第i+1级加热器出水温度；δtix为热电联产工况下第i级加热器的下端差；

所述根据计算所得纯凝工况下的中压缸排汽焓及热电联产工况下的低压缸效率计算获得纯凝工况下低压缸排汽焓，包括；

其中，h′pq表示纯凝工况下低压缸排汽焓；h′zp表示纯凝工况下中压缸排汽焓；表示对应低压缸排汽压力下中压缸排汽的等熵焓；ηd表示热电联产工况下低压缸效率。

可选地，所述根据纯凝工况下各级蒸汽流量、各级抽汽量、低压缸排汽流量和低压缸排汽焓计算纯凝工况下发电量，包括：

根据如下公式计算纯凝工况下发电量：

其中，n′表示纯凝工况下的发电量；f′zq表示纯凝工况下的主蒸汽流量；h′zq表示纯凝工况下的主蒸汽焓；f′gp表示纯凝工况下的高压缸排汽流量；h′gp表示纯凝工况下的高压缸排汽焓；f′zr表示纯凝工况下的再热蒸汽流量；h′zr表示纯凝工况下的再热蒸汽焓；f′pq表示纯凝工况下的低压缸排汽流量；h′pq表示纯凝工况下的低压缸排汽焓；f′icq为纯凝工况下第i级抽汽流量；h′icq为纯凝工况下第i级抽汽焓。

其中，主蒸汽流量、主蒸汽焓保持与热电联产工况下的主蒸汽流量、主蒸汽焓相等，即：

f′zq＝fzq

h′zq＝hzq

fzq表示热电联产工况下的主蒸汽流量；hzq表示热电联产工况下的主蒸汽焓。

可选地，所述第二能耗指标模型为：

其中，hr′为纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量；n′为保持与热电联产工况下蒸汽参数不变时纯凝工况下的发电量；fi′为纯凝工况下第i部分由汽轮机进入锅炉的工质流量；δh′i为纯凝工况下第i部分由汽轮机进入锅炉的工质在锅炉内的焓升。

可选地，所述采用能量等比原则进行能耗对比计算，确定热电联产机组的节能量，包括：

根据所述第一能量计算热电联产工况下产生第一发电量和第二供热量消耗的第一燃料质量；

根据所述第二能量计算纯凝工况下产生第一发电量和第二供热量消耗的第二燃料质量；

根据第二燃料质量和第一燃料质量的差确定热电联产机组的节能量。

可选地，所述根据所述第一能量计算热电联产工况下产生第一发电量和第二供热量消耗的第一燃料质量，包括：

根据如下公式计算第一燃料质量：

b＝(hr·n+g)/b

所述根据所述第二能量计算纯凝工况下产生第一发电量和第二供热量消耗的第二燃料质量，包括：

根据如下公式计算第二燃料质量：

b′＝(hr′·n+g)/b

热电联产机组的节能量通过如下公式计算：

e＝b′-b

其中，b为第一燃料质量，hr为热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；n为热电联产工况下的发电量；g为热电联产工况下的供热量；b′为第二燃料质量；hr′为纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量；b表示单位质量的燃料产生的能量，e为热电联产机组的节能量。

本发明的另一个实施例提供一种热电联产机组节能量计算装置，包括：

第一能量计算单元，用于根据预先建立的第一能耗指标模型计算热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；

第二能量计算单元，用于根据能量守恒原则计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量，所述第二能量是在保持与热电联产工况下蒸汽参数不变时消耗的能量；

节能量确定单元，用于采用能量等比原则进行能耗对比计算，确定热电联产机组的节能量。

本发明的另一个实施例提供一种电子设备，电子设备包括存储器和处理器，存储器和处理器之间通过内部总线通讯连接，存储器存储有能够被处理器执行的程序指令，程序指令被处理器执行时能够实现上述的方法。

本发明的另一个实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使所述计算机执行上述的方法。

本发明的技术效果是，本发明根据预先建立的第一能耗指标模型计算热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；根据能量守恒原则计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量，所述第二能量是在保持与热电联产工况下蒸汽参数不变时消耗的能量；采用能量等比原则进行能耗对比计算，确定热电联产机组的节能量。本发明有效弥补了热电联产机组长期无节能定量计算方法的空白，通过此方法可以有效计算出热电联产工况相对纯凝工况的节能量，为热、电优化分配和技术进步提供了可靠依据，使得各电厂有了统一的节能指标。

附图说明

图1为本发明一个实施例的热电联产机组节能量计算方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例的热电联产机组节能量计算装置的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明一个实施例的热电联产机组节能量计算方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的热电联产机组节能量计算方法包括：

s11：根据预先建立的第一能耗指标模型计算热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；

s12：根据能量守恒原则计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量，所述第二能量是在保持与热电联产工况下蒸汽参数不变时消耗的能量；

需要说明的是，本发明实施例依据能量守恒原则，建立能量流和数据流的能耗指标模型。其中能量流指的是汽轮机中蒸汽做功能力在汽轮机总流动过程中的变化情况；数量流指的是蒸汽在汽轮机中流动时，不同部位有蒸汽流出；同时汽轮机组在不同运行方式下也有不同量的蒸汽从各个抽汽部位被抽出，故数量上有所变化，这种数量在汽轮机内部的变化过程就是数量流。

本发明实施例采用参数回归将热电联产机组供热抽汽折算回汽轮机，即推算出供热抽汽如果不被抽出时，在汽轮机内做功的发电量。

s13：采用能量等比原则进行能耗对比计算，确定热电联产机组的节能量。

本发明实施例有效弥补了热电联产机组长期无节能定量计算方法的空白，通过此方法可以有效计算出热电联产工况相对纯凝工况的节能量，为热、电优化分配和技术进步提供了可靠依据，使得各电厂有了统一的节能指标。

可选地，所述第一能耗指标模型为：

其中，hr为热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；n为热电联产工况下的发电量；g为热电联产工况下的供热量；fi为热电联产工况下笫i部分由汽轮机进入锅炉的工质流量；δhi为热电联产工况下第i部分由汽轮机进入锅炉的工质在锅炉内的焓升。

需要说明的是，这里所说的工质是指热能和机械能相互转换时的媒介物质，发电厂实现热能和机械能转换的媒介物质为水。发电厂在实现热能和机械能转换过程中由于存在温度及压力的变化，使得水在此过程中表现为液态和汽态两种物理状态，液态时即称为水，汽态时即称为水蒸汽或蒸汽。

在本发明一种可选的实施方式中，所述根据能量守恒原则计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量，包括：

根据蒸汽流量和抽汽压力的比例关系计算纯凝工况下的各级抽汽压力，并根据所述各级抽汽压力及热电联产工况下测量所得各级抽汽温度获得纯凝工况下的各级抽汽焓及纯凝工况下的中压缸排汽焓；

根据热电联产工况下加热器的上端差计算纯凝工况下的各级加热器出水温度；

根据热电联产工况下加热器的下端差计算纯凝工况下的各级加热器疏水温度；

根据所述纯凝工况下的各级抽汽压力、各级加热器出水温度和各级加热器疏水温度计算纯凝工况下的各级抽汽量、低压缸排汽流量；

根据所述纯凝工况下的中压缸排汽焓及热电联产工况下的低压缸效率计算获得纯凝工况下低压缸排汽焓；

根据纯凝工况下各级蒸汽流量、各级抽汽量、低压缸排汽流量和低压缸排汽焓计算纯凝工况下发电量；

根据预先建立的第二能耗指标模型计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量。

本发明实施例中，在保持与热电联产工况下蒸汽流量、温度和压力不变时，计算纯凝工况下的第二能耗指标模型，该模型认定机组各缸效率保持不变，然后计算蒸汽流量、温度和压力不变时各通流部分的流量变化，根据流量变化计算获得停止供热后的各级抽汽压力。

具体地，所述根据蒸汽流量和抽汽压力的比例关系计算纯凝工况下的各级抽汽压力，包括：

根据如下公式计算纯凝工况下的各级抽汽压力：

p′i＝pi·f′in/fin

其中，p′i为纯凝工况下第i级汽轮机抽汽压力；pi为热电联产工况下第i级汽轮机抽汽压力；f′in为纯凝工况下第i级抽汽口处汽轮机内蒸汽流量；fin为热电联产工况下第i级抽汽口处汽轮机内蒸汽流量；

所述根据热电联产工况下加热器的上端差计算纯凝工况下的各级加热器出水温度，包括：

根据如下公式计算纯凝工况下的各级加热器出水温度：

tics＝t′i-δtis

其中，tics为纯凝工况下第i级加热器出水温度；t′i为纯凝工况下笫i级汽轮机抽汽饱和温度；δtis为热电联产工况下第i级加热器的上端差；

所述根据热电联产工况下加热器的下端差计算纯凝工况下的各级加热器疏水温度，包括；

根据如下公式计算纯凝工况下的各级加热器疏水温度：

tiss＝t(i+1)cs+δtix

其中，tiss为纯凝工况下第i级加热器疏水温度；t(i+1)cs为纯凝工况下第i+1级加热器出水温度；δtix为热电联产工况下第i级加热器的下端差；

所述根据计算所得纯凝工况下的中压缸排汽焓及热电联产工况下的低压缸效率计算获得纯凝工况下低压缸排汽焓，包括；

其中，h′pq表示纯凝工况下低压缸排汽焓；h′zp表示纯凝工况下中压缸排汽焓；表示对应低压缸排汽压力下中压缸排汽的等熵焓；ηd表示热电联产工况下低压缸效率。

可选地，所述根据纯凝工况下各级蒸汽流量、各级抽汽量、低压缸排汽流量和低压缸排汽焓计算纯凝工况下发电量，包括：

根据如下公式计算纯凝工况下发电量：

其中，n′表示纯凝工况下的发电量；f′zq表示纯凝工况下的主蒸汽流量；h′zq表示纯凝工况下的主蒸汽焓；f′gp表示纯凝工况下的高压缸排汽流量；h′gp表示纯凝工况下的高压缸排汽焓；f′zr表示纯凝工况下的再热蒸汽流量；h′zr表示纯凝工况下的再热蒸汽焓；f′pq表示纯凝工况下的低压缸排汽流量；h′pq表示纯凝工况下的低压缸排汽焓；f′icq为纯凝工况下第i级抽汽流量；h′icq为纯凝工况下第i级抽汽焓。

工质是指热能和机械能相互转化时的媒介物质，发电厂实现热能和机械能转换的媒介物质为水。发电厂在实现热能和机械能转换过程中由于存在温度及压力的变化，使得水在此过程中表现为液态和汽态两种物理状态，液态时即称为水，汽态时即称为水蒸汽或蒸汽。工质流量则是指各物理状态下媒介物质的流量，在发电厂热能与机械能转换过程中表示水的各物理状态下的流量。蒸汽流量是指在汽轮机中能够确定媒介物质物理状态为蒸汽的媒介物质流量。

需要说明的是，除低压缸排汽焓以外的其他焓值均依据水和水蒸汽性质国际协会<lapws>公式iapws-if97，通过压力、温度计算获得对应焓值。

其中，主蒸汽流量、主蒸汽焓保持与热电联产工况下的主蒸汽流量、主蒸汽焓相等，即：

f′zq＝fzq

h′zq＝hzq

fzq表示热电联产工况下的主蒸汽流量；hzq表示热电联产工况下的主蒸汽焓。

在本发明的一种可选的实施方式中，所述第二能耗指标模型为：

其中，hr′为纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量；n′为保持与热电联产工况下蒸汽参数不变时纯凝工况下的发电量；fi′为纯凝工况下第i部分由汽轮机进入锅炉的工质流量；δh′i为纯凝工况下第i部分由汽轮机进入锅炉的工质在锅炉内的焓升。

具体地，所述采用能量等比原则进行能耗对比计算，确定热电联产机组的节能量，包括：

根据所述第一能量计算热电联产工况下产生第一发电量和第二供热量消耗的第一燃料质量；

根据所述第二能量计算纯凝工况下产生第一发电量和第二供热量消耗的第二燃料质量；

根据第二燃料质量和第一燃料质量的差确定热电联产机组的节能量。

具体地，纯凝工况下消耗的第二燃料质量通过如下公式计算：

b′＝(hr′·n+g)/b

其中，b′为纯凝工况下消耗的第二燃料质量。

热电联产机组的节电量通过如下公式计算：

e＝b′-(hr·n+g)/b

其中，e为热电联产机组的节能量，即热电联产工况下相对于纯凝工况下节约燃料的质量；b表示单位质量的燃料产生的能量。

应用本发明实施例的具体例子为：某电厂型号为c300/235-16.7/0.35/537/537的热电联产汽轮机组，抽汽压力为0.35mpa、抽汽流量400t/h，依据本发明进行计算。通过参数回归计算得如下结果：

b′＝b′1+b′2＝93200.7(kg/h)

e＝93200.7-79015.84＝14184.86(kg/h)

如标煤单价按700元/吨计算，计算机组按非热电联产方式运行则机组月标准煤耗为：67104.504吨/月，购煤费用：4697.315万元/月。机组按热电联产方式运行计算月标准煤耗为：56891.4048吨/月，购煤费用：3982.398万元/月。

定量计算获得热电联产节约标煤量为：10213.0992吨/月；

定量计算获得热电联产节约资金为：714.92万元/月。

通过以上计算便可以获得明确而可靠的节能量，并可以依次来考评同类型机组运行的优劣。

图2为本发明一个实施例的热电联产机组节能量计算装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施例的热电联产机组节能量计算装置包括：

第一能量计算单元21，用于根据预先建立的第一能耗指标模型计算热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；

第二能量计算单元22，用于根据能量守恒原则计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量，所述第二能量是在保持与热电联产工况下蒸汽参数不变时消耗的能量；

节能量确定单元23，用于采用能量等比原则进行能耗对比计算，确定热电联产机组的节能量。

本发明实施例的热电联产机组节能量计算装置可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图3为本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。如图3所示，该电子设备包括存储器31和处理器32，存储器31和处理器32之间通过内部总线33通讯连接，存储器31存储有能够被处理器32执行的程序指令，程序指令被处理器32执行时能够实现上述的方法。

此外，上述的存储器31中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的另一个实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使所述计算机执行上述的方法。

综上所述，根据本发明的技术方案，根据预先建立的第一能耗指标模型计算热电联产工况下单位发电量消耗的第一能量；根据能量守恒原则计算纯凝工况下单位发电量消耗的第二能量，所述第二能量是在保持与热电联产工况下蒸汽参数不变时消耗的能量；采用能量等比原则进行能耗对比计算，确定热电联产机组的节能量。本发明有效弥补了热电联产机组长期无节能定量计算方法的空白，通过此方法可以有效计算出热电联产工况相对纯凝工况的节能量，为热、电优化分配和技术进步提供了可靠依据，使得各电厂有了统一的节能指标。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

需要说明的是术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。