供热机组调峰能力评估方法与流程

本发明属于调峰能力评估技术领域，更具体地说，是涉及一种供热机组调峰能力评估方法。

背景技术：

新能源机组的迅猛发展对火电机组深度调峰提出了越来越高的要求。火电机组中，供热机组由于同时对外供应热及电两种产品，其热电耦合特性大大增加了机组参与电网调峰的难度。目前，许多供热机组供热季节调峰出力只能降低至70％左右。

供热机组进行深度调峰及灵活性技术改造，必然涉及到对机组调峰能力进行评估，确定其不同供热状态下的调峰能力及出力范围，以保证技术改造方案的有效性。但目前缺乏一种实用的简化的评估技术手段来对现有供热机组的实际调峰能力进行核定及评估。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种供热机组调峰能力评估方法，以解决现有技术中存在的无法有效评估供热机组调峰能力的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种供热机组调峰能力评估方法，包括：

设定供热机组调峰最低出力现场试验的第一限制条件；

在第一限制条件下，在预设的供热负荷下进行现场试验得到第一试验结果；

对供热机组相关参数进行数据查询计算得到第二试验结果；

对第一试验结果和第二试验结果进行分析计算得到供热机组的调峰出力范围。

可选地，设定供热机组调峰最低出力现场试验的第一限制条件，包括：

将中压缸末级叶片在投入抽汽时的最高运行温度限制值设置为中压缸温度限制条件；

将低压缸最小冷却蒸汽量的设计值，或低压缸联通管调节阀的最小开度值设置为低压缸蒸汽量限制条件；

将中压缸排汽压力最低设计限制值，或中压缸进汽与排汽压力的最大压比值设置为中压缸排汽压力限制条件；

将供热热网加热器运行进口压力的最低运行压力控制为大气压力值。

可选地，在第一限制条件下，在预设的供热负荷下进行现场试验得到第一试验结果，包括：

将供热机组设置为最大蒸发量状态；

通过开大供热机组的供汽调节阀，关小联通管供汽调节阀增加供热机组的供热供汽量；

若调整供热机组的供热供汽量过程中，供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件，确定机组的供热供汽量达到最大值，并将此时的供热供汽量作为最大供热供汽量；

若供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件之前，机组的供热供汽量达到机组设计最大供热供汽量值，则最大供热供汽量为机组设计最大供热供汽量；

若供热机组最大供热供汽量不为机组设计最大供热供汽量，则确定供热机组在最大供热负荷下的最低调峰出力为为供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件时对应的机组出力值；

若供热机组最大供热供汽量为机组设计最大供热供汽量，调整机组供热供汽量保持在机组设计最大供热供汽量，逐步降低锅炉蒸发量，将供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件时的机组出力值作为供热机组在最大供热负荷下的最低调峰出力。

可选地，还包括：在得到供热机组在最大供热负荷下的最低调峰出力之后，通过关小供热机组供汽调节阀，开大联通管供汽调节阀，降低机组的供热供汽量至中间供热负荷；

调整机组供热供汽量保持在中间供热负荷对应的中间供热供汽量，逐步降低锅炉蒸发量，将供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件时的机组出力值作为供热机组在中间供热负荷下的最低调峰出力。

可选地，还包括：在得到供热机组在中间供热负荷下的最低调峰出力之后，通过关小供热机组供汽调节阀，开大联通管供汽调节阀，降低机组的供热供汽量至最低供热负荷；

调整机组供热供汽量保持在最低供热负荷对应的最低供热供汽量，逐步降低锅炉蒸发量，将供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件时的机组出力值作为供热机组在最低供热负荷下的最低调峰出力。

可选地，对供热机组相关参数进行数据查询计算得到第二试验结果，包括：

对供热机组相关参数进行数据查询得到供热机组相关参数的设计值；

根据设计值计算得到单位供热供汽量对供热机组出力的影响系数；

根据影响系数对供热机组的调峰出力进行计算得到供热机组的最高调峰出力。

可选地，对第一试验结果和第二试验结果进行分析计算得到供热机组的调峰出力范围，包括：

对第一试验结果和第二试验结果进行数据分析得到供热机组实际调峰运行工况的运行参数；

对运行参数进行计算得到供热机组的调峰出力范围。

可选地，最大供热负荷为机组设计最高供热供汽量，中间供热负荷为机组设计最高供热供汽量的70％，最低供热负荷为100t/h的供热供汽量。

可选地，供热机组相关参数包括汽机最大连续出力工况主蒸汽进汽量下最大设计供热供汽量时的机组出力值、汽机最大连续出力工况主蒸汽进汽量下纯凝工况机组出力值和供热机组的最大设计供热供汽量值。

可选地，在对第一试验结果和第二试验结果进行分析计算之前，包括：

将供热机组最低锅炉蒸汽量设置为额定蒸发量的50％；

将供热机组的供热机组最小供热供汽量下对应的最低调峰出力设置为供热机组最低机组调峰出力。

本发明提供的供热机组调峰能力评估方法的有益效果在于：本发明提供的供热机组调峰能力评估方法采用现场试验与理论分析相结合的方法，通过现场实测供热机组在不同供热负荷下的最低出力，通过理论分析得到不同供热负荷下的最高出力，并提供了相应计算方法计算出任意供热负荷下的机组调峰出力范围。本方法解决了供热机组在任一供热状态下的调峰出力范围的评估问题，能够有效对供热机组的调峰能力进行评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图；

图3为本发明再一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图；

图4为本发明又一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图；

图5为本发明又一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图；

图6为本发明又一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图；

图7为本发明又一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，图1为本发明一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图。该方法包括：

s101：设定供热机组调峰最低出力现场试验的第一限制条件。

在本实施例中，第一限制条件包括中压缸温度限制条件、低压缸蒸汽量限制条件、中压缸排汽压力限制条件以及热网加热器进口最低运行压力限制条件。

s102：在第一限制条件下，在预设的供热负荷下进行现场试验得到第一试验结果。

在本实施例中，第一试验结果即最大供热负荷下、中间供热负荷下和最低供热负荷下的最低机组调峰出力。

s103：对供热机组相关参数进行数据查询计算得到第二试验结果。

在本实施例中，供热机组相关参数包括汽机最大连续出力工况主蒸汽进汽量下最大设计供热供汽量时机组出力值、汽机最大连续出力工况主蒸汽进汽量下纯凝工况机组出力值和供热机组的最大设计供热供汽量值等，第二试验结果即最大供热负荷下、中间供热负荷下和最低供热负荷下的最高机组调峰出力。其中，最大供热负荷下的最高机组调峰出力也可由现场试验确定。

s104：对第一试验结果和第二试验结果进行分析计算得到供热机组的调峰出力范围。

在本实施例中，根据不同负荷下的最低机组调峰出力、最高机组调峰出力以及二者所对应的机组工作参数可以计算得到机组的调峰范围。

从上述描述可知，本发明实施例采用现场试验与理论分析相结合的方法，通过现场实测供热机组在不同供热负荷下的最低出力，通过理论分析得到不同供热负荷下的最高出力，并提供了相应计算方法计算出任意供热负荷下的机组调峰出力范围。本方法解决了供热机组在任一供热状态下的调峰出力范围的评估问题，能够有效对供热机组的调峰能力进行评估。

请参考图2，图2为本发明另一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤s101详述如下：

s201：将中压缸末级叶片在投入抽汽时的最高运行温度限制值设置为中压缸温度限制条件。

s202：将低压缸最小冷却蒸汽量的设计值，或低压缸联通管调节阀的最小开度值设置为低压缸蒸汽量限制条件。

s203：将中压缸排汽压力最低设计限制值，或中压缸进汽与排汽压力的最大压比值设置为中压缸排汽压力限制条件。

s204：将供热热网加热器运行进口压力的最低运行压力控制为大气压力值。

在本实施例中，为了保证中压缸末级叶片的安全可靠性，将中压缸排汽压力最低设计限制值，或中压缸进汽与排汽压力的最大压比值设置为排汽限制条件。其中，试验时热网加热器运行进口压力不能控制在负压状态，为保证热网加热器正常的水位调节，将供热热网加热器运行进口压力的最低运行压力控制为大气压力值。

请参考图3，图3为本发明再一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤s102包括：

s301：将供热机组设置为最大蒸发量状态。

s302：通过开大供热机组的供汽调节阀，关小联通管供汽调节阀增加供热机组的供热供汽量。

s303：若调整供热机组的供热供汽量过程中，供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件，确定机组的供热供汽量达到最大值，并将此时的供热供汽量作为最大供热供汽量。

s304：若供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件之前，机组的供热供汽量达到机组设计最大供热供汽量值，则最大供热供汽量为机组设计最大供热供汽量。

s305：若供热机组最大供热供汽量不为机组设计最大供热供汽量，则确定供热机组在最大供热负荷下的最低调峰出力为供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件时对应的机组出力值。

s306：若供热机组最大供热供汽量为机组设计最大供热供汽量，则调整机组供热供汽量保持在机组设计最大供热供汽量，逐步降低锅炉蒸发量，将供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件时的机组出力值作为供热机组在最大供热负荷下的最低调峰出力。

在本实施例中，将供热机组调整在最大设计蒸发量状态时，汽轮机主蒸汽流量为汽机最大连续出力工况下的主蒸汽进汽量。

其中，当供热机组最大供热供汽量为试验时得到的最大供热供汽量，即最大供热供汽量不等于设计最大供热供汽量时，供热机组在最大供热负荷下的最低调峰出力与最高调峰出力相同，都等于机组参数达到任一限制条件时对应的机组出力值。

当供热机组最大供热供汽量为试验时得到的机组供热设计最大供汽量值，则供热机组在最大供热负荷下的最高调峰出力等于机组设计最大供热供汽量时对应的机组出力值，最低调峰出力则通过降低锅炉蒸发量继续进行试验。

请参考图4，图4为本发明又一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤s102还包括：

s401：在得到供热机组在最大供热负荷下的最低调峰出力之后，通过关小供热机组供汽调节阀，开大联通管供汽调节阀，降低机组的供热供汽量至中间供热负荷。

s402：调整机组供热供汽量保持在中间供热负荷对应的中间供热供汽量，逐步降低锅炉蒸发量，将供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件时的机组出力值作为供热机组在中间供热负荷下的最低调峰出力。

在本实施例中，在得到供热机组在最大供热负荷下的最低调峰出力之后，将供热机组的各项工作参数设置保持在最大供热负荷下的最低调峰出力下，再通过调整供热供汽量和锅炉蒸发量得到中间供热负荷下的最低机组调峰出力。

请参考图5，图5为本发明又一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤s102还包括：

s501：在得到供热机组在中间供热负荷下的最低调峰出力之后，通过关小供热机组供汽调节阀，开大联通管供汽调节阀，降低机组的供热供汽量至最低供热负荷。

s502：调整机组供热供汽量保持在最低供热负荷对应的最低供热供汽量，逐步降低锅炉蒸发量，将供热机组的对应工作参数值达到第一限制条件中的任一限制条件时的机组出力值作为供热机组在最低供热负荷下的最低调峰出力。

在本实施例中，在得到供热机组在中间供热负荷下的最低调峰出力之后，将供热机组的各项工作参数设置保持在中间供热负荷下的最低调峰出力下，再通过调整供热供汽量和锅炉蒸发量得到最低供热负荷下的最低机组调峰出力。

请参考图6，图6为本发明又一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤s103详述如下：

s601：对供热机组相关参数进行数据查询得到供热机组相关参数的设计值。

s602：根据设计值计算得到单位供热供汽量对供热机组出力的影响系数。

s603：根据影响系数对供热机组的调峰出力进行计算得到供热机组的最高调峰出力。

在本实施例中，供热机组出力理论分析时的限制因素包括：机组设计额定出力、机组设计额定锅炉蒸发量以及机组供热状态下锅炉最低蒸发量等。

首先查找以下参数的设计值：汽机最大连续出力工况主蒸汽进汽量下最大设计供热供汽量时机组出力p1，汽机最大连续出力工况主蒸汽进汽量下纯凝工况机组出力p2以及为供热机组的最大设计供热供汽量fgrmax。

根据上述设计值计算单位供热供汽量对机组出力影响系数αp：

αp＝(p1-p2)/fgrmax(1)

再计算不同供热负荷下的最高机组调峰出力：

最大供热负荷下的最高机组调峰出力可以直接取机组设计最大供热供汽量时对应的机组出力值，也可经过现场试验确定，可根据对出力值的精度要求选择该最高机组调峰出力的确定方式。

供热机组在中间供热负荷下的最高调峰出力按下式计算：

pmaxgr2＝pmaxgr1-(fgr1-fgr2)×αp(2)

式(2)中，pmaxgr2为供热机组在中间供热负荷下的最高调峰出力，单位kw；

pmaxgr1为供热机组在最高供热负荷下的最高调峰出力，单位kw；

fgr1为供热机组在最大供热负荷下的供热供汽量，单位t/h；

fgr2为供热机组在中间供热负荷下的供热供汽量，单位t/h。

相对应的供热机组主蒸汽流量fmsmax2为汽机最大连续出力工况主蒸汽流量fmstmcr，单位t/h。即存在fmsmax2＝fmstmcr。

其中，fmsmax2为供热机组在中间供热负荷下最高调峰出力时的主蒸汽流量，单位t/h。

fmstmcr为供热机组汽机最大连续出力工况下的主蒸汽进汽量，单位t/h。

供热机组在最低供热负荷下的最高调峰出力按下式计算：

pmaxgr3＝pmaxgr1-(fgr1-fgr3)×αp(3)

式(3)中，pmaxgr3为供热机组在最低供热负荷下的最高调峰出力，单位kw；

fgr3为供热机组在最低供热负荷下的供热供汽量，单位t/h。

fmsmax3为供热机组在最低供热负荷下最高调峰出力时的主蒸汽流量，单位t/h，相对应的供热机组主蒸汽流量fmsmax3为汽机最大连续出力工况下的主蒸汽流量fmstmcr，单位t/h。即存在fmsmax3＝fmstmcr。

如果计算得到的供热机组在最低供热负荷下的最高调峰出力大于机组纯凝工况额定出力pn，则进一步进行如下计算：

计算临界供热供汽量，此时供热机组供热工况的出力等于机组纯凝工况额定出力：

fgrc＝fgr1-(pmaxgr1-pn)/αp(4)

式(4)中，fgrc为临界供热供汽量，单位t/h。

机组保持额定出力状态下随供热供汽量增加的主蒸汽增加特性系数为：

β＝(fmstmcr-fmsn)/fgrc(5)

式(5)中，β为机组保持额定出力状态下随供热供汽量增加的主蒸汽增加特性系数，为无量纲参数；

fmsn为机组纯凝工况额定出力下的主蒸汽流量，单位t/h。

供热机组在最低供热负荷下的最高调峰出力为机组纯凝工况额定出力pn，则相对应的供热机组主蒸汽流量为：

fmsmax3＝fmstmcr-fgr3×β(6)

式(6)中，fmsmax3为供热机组最低供热负荷下最高调峰出力时对应的主蒸汽流量，单位t/h。

其中，供热机组最低锅炉蒸汽量按50％额定蒸发量计算：

即fmsmin＝50％fmsn。式中，fmsmin为供热机组汽轮机最小主蒸汽流量，单位t/h。

供热机组最低机组调峰出力限制线值，pmin＝pmingr3。式中，pmin为供热机组最低机组调峰出力，单位kw。

本发明实施例通过对不同供热负荷下的最高调峰出力值进行计算，能够对供热机组的最高调峰能力进行定量分析。

请参考图7，图7为本发明又一实施例提供的供热机组调峰能力评估方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤s104详述如下：

s701：对第一试验结果和第二试验结果进行数据分析得到供热机组实际调峰运行工况的运行参数。

s702：对运行参数进行计算得到供热机组的调峰出力范围。

在本实施例中，可首先根据以下工况点作出供热机组实际调峰运行工况的运行范围图。其中每个工况点定义横坐标点为机组出力值，单位kw；纵坐标点为机组汽轮机主蒸汽流量，单位t/h：

最大供热负荷调峰线，为a1点与b1点连线，

a1点坐标(pmingr1,fmsmingr1),b1点坐标(pmaxgr1,fmstmcr)。

中间供热负荷调峰线，为a2点与b2点连线，

a2点坐标(pmingr2,fmsmingr2),b2点坐标(pmaxgr2,fmstmcr)。

最小供热负荷调峰线，为a3点与b3点连线，

a3点坐标(pmingr3,fmsmingr3),b3点坐标(pmaxgr3,fmsmax3)。

供热工况最低出力调峰线，为a1点、a2点与a3点连线，a1点坐标(pmingr1,fmsmingr1)，a2点坐标(pmingr2,fmsmingr2),a3点坐标(pmingr3,fmsmingr3)。

供热机组最低出力限制线，为a3点与a4点连线，

a3点坐标(pmingr3,fmsmingr3)，a4点坐标(pmin,fmsmin)。

供热机组锅炉最低蒸发量限制线，为a4点与c点连线，a4点坐标(pmin,fmsmin)，c点坐标(pmincn,fmsmin)。其中，pmincn为最低锅炉蒸发量下机组纯凝工况出力，取设计值，单位为kw。

供热机组锅炉最高蒸发量限制线，为b1点、b2点与d点连线，b1点坐标(pmaxgr1,fmstmcr)，b2点坐标(pmaxgr2,fmstmcr)，d点坐标(pn,fmstmcr)。

供热机组最高出力限制线，为d点与e点连线，d点坐标(pn,fmstmcr)，e点坐标(pn,fmsn)。

供热机组纯凝工况限制线，为e点与c点连线，e点坐标(pn,fmsn)，c点坐标(pmincn,fmsmin)。

供热机组在任意供热供汽量fgr下的实际调峰出力运行范围可根据上述调峰运行图，按照以下步骤得出：

当fgr2<fgr<fgr1时，机组调峰范围(pmin，pmax)的计算方法为：

pmin＝pmingr2+(pmingr1-pmingr2)/(fgr1-fgr2)×((fgr-fgr2)

fmsmin＝fmsmingr2+(fmsmingr1-fmsmingr2)/(fgr1-fgr2)×((fgr-fgr2)

pmax＝pmaxgr1-(fgr1-fgr)×αp

fmsmax＝fmstmcr

式中，pmin、pmax为供热机组任意供热供汽量下对应的机组最小调峰出力及最大调峰出力，单位均为kw；

fmsmin、fmsmax为供热机组任意供热供汽量下最小调峰出力对应的汽轮机主蒸汽流量及最大调峰出力对应的汽轮机主蒸汽流量，单位均为t/h。

当fgr3<fgr<fgr2时，机组调峰范围(pmin，pmax)的计算方法为：

pmin＝pmingr3+(pmingr2-pmingr3)/(fgr2-fgr3)×((fgr-fgr3)

fmsmin＝fmsmingr3+(fmsmingr2-fmsmingr3)/(fgr2-fgr3)×((fgr-fgr3)

当fgr>fgrc时，则：

pmax＝pmaxgr1-(fgr1-fgr)×αp

fmsmax＝fmstmcr

当fgr<＝fgrc时，则：

pmax＝pn

fmsmax＝fmstmcr-fgr×β

当fgr<fgr3时，机组调峰范围(pmin，pmax)的计算方法为：

pmin＝pmingr3

fmsmin＝fmsmin+(fmsmingr1-fmsmin)/fgr3×fgr

pmax＝pn

fmsmax＝fmstmcr-fgr×β

本发明实施例通过对任意供热负荷下供热机组的调峰能力范围进行计算，能够对供热机组的调峰能力进行定量评估。

可选地，作为本发明提供的供热机组调峰能力评估方法的一种具体实施方式，最大供热负荷为机组设计最高供热供汽量，中间供热负荷为机组设计最高供热供汽量的70％，最低供热负荷为100t/h的供热供汽量。

可选地，作为本发明提供的供热机组调峰能力评估方法的一种具体实施方式，供热机组相关参数包括汽机最大连续出力工况主蒸汽进汽量下最大设计供热供汽量时的机组出力值、汽机最大连续出力工况主蒸汽进汽量下纯凝工况机组出力值和供热机组的最大设计供热供汽量值。

可选地，作为本发明提供的供热机组调峰能力评估方法的一种具体实施方式，将供热机组最低锅炉蒸汽量设置为额定蒸发量的50％；

将供热机组的供热机组最小供热供汽量下对应的最低调峰出力设置为供热机组最低机组调峰出力。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。