热电厂 负荷_热电厂负荷分配法探析
摘要：热电厂中凝汽发电的分配只能在凝汽机组和抽凝机组之间进行，对其分配之前首先要确定各个凝汽机组和抽凝机组的凝汽发电热耗量与其凝汽发电功率的函数关系，在此基础上可以利用现在凝汽式电厂的各种成熟的负荷分配方法进行最优分配。本文讨论采用等微增热耗方法进行热电厂凝汽发电的分配发方法。
关键词：热电厂；优化；运行
中图分类号：TU271.1文献标识码：A
1热电厂热负荷分配的研究
我国传统的热量分配法，其特点是热电联产的好处全部归电，结果是热电联产中热化发电部分的热力循环效率为“1”，且大大低于凝汽发电热耗，所以进行热电厂热负荷分配的实质就是要保证一定热负荷下的热化发电为最大。热电厂中可以进行热负荷分配的机组的类型一般有背压机和抽凝机两种，热负荷分配就是确定所有供热机组间的供热量大小。首先讨论热电厂只对外供一种热负荷的分配方法。
如果热电厂只对外供一种热负荷，由于机组的进汽参数恒定，同时热用户也要求供汽参数一定，如不考虑汽轮机相对内效率的变化，则各机组的发电功率为
Nd(j)=K(j)Dn(j)(1)
式中Nd(j)-j#机组的热化发电功率KW
K(j)-热化做功系数，根据各机组的参数计算得出的常数KWh/kg
Dn(j)-j#机组的供热蒸汽量Kg/h
热化做功系数K(j)为
式中h0-汽轮机进汽焓KJ/Kg;hn-汽轮机供汽焓KJ/Kg;hi-第i级抽汽焓KJ/Kg;a(j)-第j级抽汽系数;m-从第1级到供汽的抽汽级数。
抽凝机组的供热量是由旋转隔板或调节阀维持其抽汽参数的，如果只考虑从进汽到抽汽供热段的供热汽流部分，也可以作为一个相当背压机处理，于是得出其热化发电功Nd(j)与供热汽量Dn(j)关系与（1）式相同。如图2所示的抽凝机组,其热化作功系数K(j)的计算式与背压的式（2）相同。
根据热电厂各种能供热的机组参数进行额定工况和各种变工况的计算结果，从而可以得出各个机组的热化作功系数K(j)（表示Kg供热蒸汽的联产发电量），在此基础上进行热电厂的热负荷分配，其分配方法是依热化作功系数K(j)的大小顺序来确定各机组带热负荷的顺序，即让热化作功系数K(j)最大的机组先带到该机的最大热负荷，然后让K(j)次之的机组带，最后由K(j)最小的机组带。以上讨论了热电厂只有1种热负荷的分配方法，如果热电厂需对外供多种品质的热负荷，其热负荷的最佳分配方法是：
（1）针对每一种品质的热负荷，将能带该品质热负荷的机组按上述式（2）计算该品质热负荷的热化作功系数；（2）利用线性规划求极小值的方法对式；（3）进行各机组各种热负荷的分配。
式中Nd-全厂的总热化发电功率 KW；K(i,j)-第j#机组第i种品质热负荷的热化作功系数KWh/kg；Dn(i,j)-第j#机组所带第i种品质热负荷的蒸气量kg/h；m-全厂的机组台数；n-全厂需对外的热负荷种数。
2热电厂电负荷分配方法的研究
热电厂电负荷分配方法是先将其热负荷分配完之后再进行的，由于进行热电厂负荷分配时其全厂的总电荷是一定的，在其热负荷分配完之后，热化发电总功率已确定，所以电负荷分配的实质就是确定各个机组的凝汽发电功率，以确保全厂热耗为最小。根据式（1）可以得出各个机组各种热负荷品质的热化发电功率。在热电厂的总功率中扣除其所有热化发电功率即可得到凝汽发电的总功率，即
式中Nc-热电厂凝汽发电的总功率 KW；Nd-热电厂的总发电功率KW；Nj-j#机组所带各种品质热负荷的热化发电总功率KW；m-热电厂的机组台数。
对凝汽机组，其热耗量是发电功率的单值函数，可以经过机组的变工况计算后得出如图2所示的分段直线。
对抽凝机组，其热耗量是凝汽发电功率和热负荷的单值函数，经过机组的变工况计算得出如图3所示的多条分段直线。
由于凝汽机组和供热机组的凝汽发电热耗与凝汽发电功率的关系都是分段直线，可以用式（5）来表达
Qj=αjNdj+Cj(5)
Qj=αjNdj+Cj (5)
Qj-j#机组凝汽发电热耗量 KJ/h；Ndj-j#机组凝汽发电功率 KW；αj、Cj-与j#机组性能有关的常数（对抽凝机组，与热负荷有关）。
由于进行凝汽发电负荷分配时各供热机组的热负荷已分配完毕，所以各抽凝机组的凝汽发电热耗与凝汽发电功率关系式（5）中的αj、Cj也可随之确定。这样，各个可带凝汽发电机组的各段直线的斜率αj就已确定为定值，根据线性规划理论可以得出凝汽发电功率的分配方法为：首先由所有各机组αj最小的机组带，带到该机组出现αj转折点（该机αj有变化）或最大凝汽功率（如该机的αj无变化）时，再比较其它的所有αj值，又让这些αj值中最小的机组带，依此类推，最后由αj最大的机组带。
利用上述方法完成凝汽发电功率的分配后，各个机组所带的电负荷就等于其热化发电功率和凝汽发电功率之和。
3 热电厂负荷的最佳分配方法
根据前面的热负荷分配方法和电负荷分配方法的研究结果，可以归纳出热电厂的最佳负荷分配方法如下：
3.1 按简捷计算方法 整理热电厂各台机组的热力系统参数，并进行额定工况下的热力系统计算，得出各机组各种品质热负荷下的热化作功系数。
3.2 利用变工况计算方法计算各个机组凝汽发电的热耗与凝汽发电功率的分段函数关系。
3.2.1 根据热网要求的各种品质热负荷数量，按热负荷分配方法进行热电厂的热负荷最佳分配确定各个机组的热负荷。
3.2.2 根据热负荷最佳分配结果确定全厂的总热化发电功率。
3.2.3 根据电网要求的电负荷，利用式（4）确定全厂的总凝汽发电功率。
3.2.4 按电负荷分配方法进行凝汽发电的最佳分配，从而确定各机组的凝汽发电功率。
3.2.5 将各个机组的热化发电功率与其凝汽发电功率相加，得出该机组的实际电功率。
4 结语
从前面的理论分析和实例验算可以看出，本文提出的热电厂负荷分配方法是切实可行的，且分配过程简捷、快速，可以大大缩小进行分配的工作量，对确定热电厂的最佳运行工况具有重要意义。
参考文献
[1]金宏亮,郭恩震.负荷率与热电厂的经济效益[J].能源研究与利用，1997-09-30.
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文