关于热电联产调度的探究

【摘 要】当前多数地区的电网用电负荷存在较大的峰谷差，尤其是夜间这一低谷期，负荷率较低，而传统的热电联产机组的调度方式主要为核定出力，负荷率水平较高，这显然与节能减排的理念不符，因此必须将节能发电调度技术渗透于热电联产机组中，以此降低能耗、节约资源、提高效益，推动电网建设健康发展。本文简述了热电联产节能发电调度的意义，对热电联产调度的优化以及热电联产节能发电调度技术的应用进行了研究分析。

【关键词】热电联产；节能发电调度；意义；优化；技术；应用

一、热电联产节能发电调度的意义

热电联产就是同一电厂中的供热系统与发电系统的联合形式，是目前发展潜力最为广阔的能源产业，因其可同时生产机械能、电能和有用热能，故总效能一般在90%以上，可以说对能源利用率的提高、环境污染的减少、供热质量的改善等意义重大。

由于部分热电联产机组所以采暖期和非采暖期为准进行核定出力的发电调度技术有失科学性，易造成不必要的能源损失和较多污染物排放，而引入节能发电调度技术可在确保电力供应可靠的基础上，对机组的能耗大小和污染水平给予从低到高的排序，然后优先调度可以再生的发电资源，依次调度化石类发电资源，以此降低资源消耗，减少环境污染。如基于节能调度发电技术的热电联产机组，可通过重新加热废弃热量用于取暖供热，进而提高能源利用率；因锅炉容量大、烟囱高、除尘好，可进行炉内脱硫除硝，故具有巨大的社会和环境效益；同时通过综合利用能源，以及改善供热质量、补充电源，既可以缓解供电负荷，也可以提高热电生产的安全性和高效性，故经济效益显著。如此看来，热电联产机组的节能发电调度技术有着巨大的应用价值和广阔的发展前景。

二、热电联产调度的优化

热电联产调度优化主要包括系统优化、循环发电等等。就系统优化发面，主要有传统的锅炉汽轮机两级优化、以及在传统优化方式基础上的热力系统自适应优化调度。

所谓锅炉汽轮机两级优化就是在满足所需的总电功率和热网的总供汽量的前提下，以最少总蒸汽量来分配每个阶段的电气和热负荷；锅炉在满足所需的总供汽量的前提下，优化锅炉热负荷的分配，使锅炉总燃料消耗量最低。汽轮机的负荷分配采用分枝限界反向跟踪的优化算法来求解，锅炉的负荷分配则采用转动坐标轴直接搜索可行方向法来求解。

循环发电主要包括快速启动锅炉，补燃式联合循环以及三压再热蒸汽循环。（1） 快速启动锅炉相关原理即采用大直径汽包；水冷壁上集箱采用分流导汽管；选用较大的循环倍率。（2）补燃式联合循环的主要优点是：装置的尺寸小、占地少、投资低；机动性好。当在进气道之间安装一套阀门系统后，燃气轮机就可以单独运行。在夏天气温致使机组出率不足时，可以利用加压风机给余热锅炉补充新鲜空气，这样就可以在余热锅炉中多补烧燃料，以提高整个装置的出力。当燃气轮机故障时，则可以利用强迫鼓风机供风，以保证蒸汽轮机系统也能单独运行；部分负荷工况下装置的热效率比较高；在余热锅炉中可以烧煤或其他劣质燃料；蒸汽参数不受燃气轮机排气温度的限制，可以采用效率较高的蒸汽轮机底循环与之匹配，机组的总功率较大。（3）三压再热的概念是汽轮机除了高压进汽及低压补汽外，汽轮机高压缸排汽与余炉的中压供汽相混合，再进入余热锅炉的再热器吸热，以提高汽轮机中压进汽的温度，就形成了三压再热蒸汽循环。以上是针对单个或者较小区域内的热电联产相关研究，而针对类似于省网这样的大规模的热电联合调度，要求就更高。

热电联产机组监测参数的实时传输是其节能发电调度的基础。具体传输方式有RTU方式、互联网方式等。其中比较普遍采用的方式是RTU方式。这种方式可靠性和安全性比较高，此外，由于仅需对原有通道进行扩容，其成本也比较低。

三、热电联产节能发电调度技术的应用分析

为深入了解热电联产机组节能发电技术的现实意义和价值，文章以某节能发电调度试点省份为例，就其热电联产中应用的节能发电调度技术进行了分析。

1.科学选用节能发电调度技术。例如某省份目前有29台热电联产机组，由于其实际负荷与供热所需存在较大出入，难以彰显节能减排的作用，故需要着力发展并应用节能发电调度技术，以期改善现状。但在全省范围内实现热电联产机组节能发电调度并不是一蹴而就的，毕竟该项工作的实施需要涉及诸多环节，如数据采集和传输、分析热电关系、建立热电数据库、研发计算机模型等，且还有一些技术难点亟待解决：（1）首先是在数据传输环节，因热电参数是热电联产机组节能发电调度的必要基础和重要依据，故对实时性要求较高，目前主要有互联网、数据专网、RTU等几种方式可供选择，经对比发现，RTU传输方式不仅安全性好、可靠性高，而且扩容成本和运维成本经济，故经RTU传输的热电参数可被快速送至EMS，后经内网传至数据处理系统，以供调度计算分析，相比之下，其实时性和可靠性能够得到有效保障；（2）其次是在应用工况图环节，由于确保热电联产机组运行安全的电力负荷区间主要取决于供热工况图，但该省不同的机组型号致使工况图不尽相同，较为复杂，故需要加以数字化处理，对此其基于对最大电力负荷、供热抽气流量、自然升压、中压和低压排汽、供热起始负荷等限制条件的分析，简化了电负荷所对应的函数关系，形成了含有18000多点的热电特性数据库，并为实时计算调度区间奠定了基础；（3）再者是在调度区间的计算环节，由于热电联产机组节能发电调度中涉及的调度区间监测、统计热电比、电量构成等均需要借助实时计算完成，因此该省立足实际，设计了包括计算服务、热电信息及其结构、调度区间和供热指标等模块在内的计算模型，以期提高调度效率和质量；最后是在预测次日调度环节，主要根据机组的实际供热范围和设备运行情况对次日的热负荷加以预测，以此提高计划的准确性。

2、构建热电联产机组监测调度系统。基于上述节能发电调度技术，最终形成了线监测和调度系统用于满足热电联产机组节能发电调度的实际需求，进而提高了企业的综合效益。具体而言，该系统主要包括数据采集、远程传输、后台服务、数据呈现四大子系统，其中数据呈现系统又分为热负荷监测、调度支持、统计报表、基础信息、系统维护模块，以此更好的服务于节能发电调度技术。而该省自正式使用热电联产机组节能发电调度技术系统后，不仅切实满足了调度工作的实际要求，更在电网调峰压力的缓解、电网能耗的降低、电网稳定性的提高等方面起到了积极的促进作用，而且根据该省当年11-12月份的调度平均下限可以发现，机组的安全性和经济性得到了明显改善，如该省每月可有686.02MW的负荷量用作再分配，每月可节约7409t标准煤，而且容量较大的机组因在夜间这一低谷期无需进入稳燃最低负荷，故安全性得到了有效保障。所以热电联产机组的节能发电调度技术值得推广应用。

四、结束语

当前我国能源短缺严峻形势的不断加重，促使节能减排工作备受关注，特别是电力领域中的节能降耗技术，历来是该工作的重点，而热电联产机组中的节能发电调度技术，对于提高能源利用效率、缓解能源供需矛盾意义重大。

参考文献：

[1]刘红霞.热电联产企业如何挖潜节能降耗[J].科技信息，2011（01）.

[2]严心浩等.节能调度条件下确定热电联产机组供电煤耗的探讨[J].广东电力，2012（04）.

[3]尚金成.节能发电调度协调理论及应用[J].电力自动化设备，2011（06）.

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