王仲愷，丁 楊，孟憲奇

(國家能源集團(tuán)吉林電力有限公司 國能雙遼發(fā)電有限公司，吉林 雙遼 136400)

“雙碳”目標(biāo)是對(duì)我國傳統(tǒng)能源電力行業(yè)的挑戰(zhàn)，也是新能源發(fā)展的機(jī)遇[1].碳捕集過程中，風(fēng)電與燃煤機(jī)組耦合約束下協(xié)同調(diào)度[2]，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電形式仍將保持高速發(fā)展，由于新能源發(fā)電具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，為了減小并網(wǎng)振蕩問題對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生的影響，一些燃煤發(fā)電機(jī)組需要深度調(diào)峰到40%額定負(fù)荷甚至降至30%額定負(fù)荷.深度調(diào)峰過程需要對(duì)容量進(jìn)行配置[3]，還有輔助服務(wù)政策性引導(dǎo)[4].同時(shí)，通過滿足調(diào)峰任務(wù)對(duì)燃煤機(jī)組改造，進(jìn)行供熱技術(shù)改造以達(dá)到調(diào)峰要求[5].由于燃煤機(jī)組參與調(diào)峰偏離機(jī)組最佳運(yùn)行方式，且工況變化頻繁，機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性顯著下降[6].

林良瀚通過某300 MW機(jī)組通過低負(fù)荷穩(wěn)燃與機(jī)、爐、熱控設(shè)備適應(yīng)性試驗(yàn)，分析了機(jī)組鍋爐低負(fù)荷下受熱面金屬壁溫、SCR入口煙溫，研究了機(jī)組在現(xiàn)有設(shè)備和煤質(zhì)下的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力[7].張廣才等為提高鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力、實(shí)現(xiàn)機(jī)組供熱工況熱電解耦、提高機(jī)組主輔機(jī)及其環(huán)保裝置低負(fù)荷下設(shè)備適應(yīng)性，從三方面出發(fā),對(duì)燃煤機(jī)組深度調(diào)峰的主要運(yùn)行和改造技術(shù)進(jìn)行了匯總和探討,以期為各電廠實(shí)施技術(shù)改造提供思路[8].阮建對(duì)汽輪機(jī)再熱中閥門開度進(jìn)行調(diào)整，已達(dá)到深度調(diào)峰的目的[9].

近年來，諸多學(xué)者及工程技術(shù)人員圍繞燃煤發(fā)電機(jī)組調(diào)峰試驗(yàn)及運(yùn)行開展了相應(yīng)的研究工作.為了分清燃煤火電機(jī)組深度調(diào)峰能力及關(guān)鍵參數(shù)之間的相關(guān)性、系統(tǒng)性分析，本文通過對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰過程相關(guān)參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)性分析，確定了各參數(shù)與機(jī)組負(fù)荷相關(guān)程度.

1 燃煤機(jī)組介紹

伍本生通過對(duì)各種可行性方案的詳細(xì)熱力計(jì)算，分析最佳再熱壓力設(shè)計(jì)方案，得出機(jī)組適合的回?zé)嵯到y(tǒng)及再熱壓力，證明不同負(fù)荷下最佳再熱壓力不同，再熱壓力在變負(fù)荷下是重要指標(biāo)[10].韓崗等人研究發(fā)現(xiàn)由于汽機(jī)抽汽蓄熱的使用，供熱抽汽量增大時(shí)，調(diào)頻閥位指令，即供熱調(diào)門開度，可以得到更大的高中壓缸調(diào)頻負(fù)荷[11]，說明了供熱調(diào)門開度可保證機(jī)組運(yùn)行有良好的經(jīng)濟(jì)性，也可以在火電機(jī)組深度調(diào)峰中應(yīng)用.調(diào)壓是指在抽汽式汽輪機(jī)工況發(fā)生改變時(shí)，調(diào)壓器感觸抽汽室壓力改變并將其轉(zhuǎn)換成油壓信號(hào)，然后自動(dòng)地操控調(diào)節(jié)器門和抽汽調(diào)節(jié)器門的開度，保持抽汽壓力不變.調(diào)壓是間接影響抽汽的指標(biāo)[12].

選取300 MW的燃煤機(jī)組調(diào)峰過程中的運(yùn)行參數(shù)，機(jī)組系統(tǒng)圖如圖1所示.5、6號(hào)低壓加熱器采用小旁路系統(tǒng)，7、8號(hào)低壓加熱器采用大旁路系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)3臺(tái)高壓加熱器(1～3號(hào))，采用固定板U形管臥式布置，雙流程.

圖1 機(jī)組系統(tǒng)圖

本文選取的參數(shù)主要有目標(biāo)負(fù)荷、實(shí)際負(fù)荷及主蒸汽壓力、再熱壓力、調(diào)壓等變化明顯的參數(shù).還包括了深度調(diào)峰過程中，存在變化的參數(shù)，如機(jī)前壓力、再熱溫度等.具體的分析參數(shù)如表1所示.

表1 各參數(shù)隨機(jī)組負(fù)荷變化

2 結(jié)果與討論

2.1 相關(guān)度評(píng)價(jià)方法

采用相關(guān)性分析的方法分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系[13]，其中皮爾遜相關(guān)系數(shù)主要是衡量兩個(gè)變量的依賴性的非參數(shù)指標(biāo)，如公式(1)所示，該系數(shù)可以判斷兩個(gè)參數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，具體的相關(guān)性判斷如表2所示.若相關(guān)系數(shù)ρ=0，則x與y之間無線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)越接近-1或1，相關(guān)度越強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)越接近0，相關(guān)度越弱.

表2 相關(guān)性系數(shù)對(duì)照表

(1)

其中ρ為皮爾遜相關(guān)系數(shù)；x、y為兩個(gè)連續(xù)變量.

2.2 各指標(biāo)間相關(guān)性分析

圖2是調(diào)峰參數(shù)的相關(guān)系數(shù)分布，其中看出機(jī)組負(fù)荷與再熱壓力、調(diào)壓、供熱調(diào)門開度、變負(fù)荷率呈顯著相關(guān)，與再熱溫度成中等相關(guān)，與機(jī)前壓力呈負(fù)相關(guān)；再熱壓力與調(diào)壓呈顯著相關(guān)，與供熱調(diào)門開度、變負(fù)荷率成中等相關(guān)，與機(jī)前壓力呈負(fù)相關(guān)；調(diào)壓與供熱調(diào)門開度、變負(fù)荷率呈顯著相關(guān)，與機(jī)前壓力呈負(fù)相關(guān)；供熱調(diào)門開度與變負(fù)荷率呈顯著相關(guān)，與滑壓偏差成低相關(guān)，與機(jī)前壓力呈負(fù)相關(guān).

圖2 機(jī)組負(fù)荷與各指標(biāo)相關(guān)度圖

根據(jù)圖2運(yùn)行參數(shù)中具有強(qiáng)相關(guān)之間的參數(shù)，以再熱壓力與調(diào)壓這兩個(gè)參數(shù)為例分析了二者隨機(jī)組負(fù)荷變化關(guān)系，結(jié)果如圖3所示.

機(jī)組負(fù)荷/MW

從圖3中可以看出再熱壓力和調(diào)壓兩個(gè)參數(shù)都是隨著機(jī)組負(fù)荷的增加而增加的.并采用最小二乘法建立線性回歸方程，如表3所示.從擬合結(jié)果來看，再熱壓力與調(diào)壓參數(shù)與機(jī)組負(fù)荷符合線性關(guān)系.

表3 機(jī)組負(fù)荷與各指標(biāo)回歸方程表

建立機(jī)組負(fù)荷供熱調(diào)門開度、變負(fù)荷率之間的關(guān)系，如圖4所示.根據(jù)圖4可以得出供熱調(diào)門開度與機(jī)組的變負(fù)荷率隨機(jī)組負(fù)荷變化趨勢一致，機(jī)組負(fù)荷在130～155 MW之間，調(diào)門開度與變負(fù)荷率基本保持不變，調(diào)門開度保持在16.5%左右，變負(fù)荷率則在5%左右.當(dāng)機(jī)組負(fù)荷升高至162 MW時(shí)，供熱調(diào)門開度和變負(fù)荷率突然增大.當(dāng)機(jī)組負(fù)荷逐漸增大至170 MW時(shí)，調(diào)門開度與變負(fù)荷率保持不變，變負(fù)荷率維持在6%左右，供熱調(diào)門開度維持在22%.

機(jī)組負(fù)荷/MW

3 結(jié) 論

本文從燃煤火電機(jī)組與機(jī)組負(fù)荷相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的相關(guān)性入手，分析了參數(shù)隨機(jī)組負(fù)荷的變化規(guī)律，確定了機(jī)組負(fù)荷相關(guān)參數(shù)的相關(guān)性，為機(jī)組深度調(diào)峰提供參考.

(1)在機(jī)組負(fù)荷達(dá)到154 MW時(shí)，供熱調(diào)門開度與變負(fù)荷率急劇升高，到達(dá)161 MW時(shí)又趨于平緩.兩者與機(jī)組負(fù)荷呈顯著相關(guān).

(2)在調(diào)峰過程中，隨著機(jī)組負(fù)荷的逐漸增加，再熱壓力與調(diào)壓呈線性增加.兩者與機(jī)組負(fù)荷呈顯著相關(guān).