沙角A 电厂300 MW机组调峰负荷下滑压运行经济性分析

      作者：李千军1 ，关南强1 ，霍　鹏1 ，胡　勇1 ，翁泽民2

      关键词：电厂调峰机组

      摘　要：某些设计为带基本负荷的大型汽轮发电机组被要求参与电网调峰，
因此，分析机组在变工况下运行的经济性尤为重要。以沙角A 电厂300 MW机组为
研究对象，分析其在调峰负荷下顺序阀控制与单阀控制的经济性和滑压运行的经
济性。经分析计算，顺序阀控制方式较单阀控制方式的热耗率要低。最后，确定
了机组在给定负荷下最佳滑压运行的主蒸汽压力，理论计算和试验结果表明，最
佳滑压运行主蒸汽压力基本相同。

      关键词：汽轮发电机组；调峰；滑压运行；热耗率

      Economic analysis of peak shaving sliding pressure operation of
300 MW unit in Shajiao A Power Station

      LI Qianjun1 ， GUAN Nanqiang1 ， HUO Peng1， HU Yong1 ， WENG Zemin2


      （1. Guangdong Power Test & Research Institute， Guangzhou 510600，
China ；2. Navig ation Inst. of JimeiUniv.， Xiamen ， Fujian 361000，
China ）

      Abstract： Some large steam turbo generator sets designed to carry
basic load a r e required to participate in power grid peak load regulation.
Therefore ， the ec o nomic analysis of units during variable parameter
operation is of great importance. This paper deals with a 300 MW unit
in Shajiao A Power Station， comparing th e economy of sequential valve
control and throttling control during peaking operation ， and analyzing
the economy of its sliding pressure operation. The calculat ion results
show that the heat rate of sequential valve control mode is lower th an
throttling control mode. At last， the main steam pressure during optimum
slid ing pressure operation of the unit at a given load is determined ，
and the theore tically calculated and the tested main steam pressures
during optimum sliding pr essure operation are basically the same. Keywords
： steam turbogenerator set ； peak shaving ； sliding pressure operati
on； heat rate

      前几年，电网峰谷差较大，某些设计为带基本负荷的大型汽轮发电机组被
要求参与电网调峰。随着厂网分开、竞价上网的实施，火电厂越来越重视其发电
成本，特别是大功率机组调峰运行工况下的经济性。本文以目前电网的主力运行
机组——国产引进型300MW 机组为研究对象，分析其在典型调峰运行工况下的经
济性及进行机组变工况的理论计算，优化运行方式和蒸汽初参数，并在此基础上
进行试验验证。

      1 调峰机组滑压运行的经济性分析1.1 机组运行的负荷特征根据我们的调
查，在前几年广东炎热的夏季，电网一般要求大功率汽轮发电机组上午在满负荷
下运行，中午调至额定出力的70% ～80% ，下午又恢复至满负荷运行。在夜间，
则视机组的调峰能力而定，一般将机组负荷调至额定出力的50% ～70%.也就是说，
在24 h内，这些机组只在两三个负荷点上运行。满负荷时机组按其设计的方式和
参数运行，低负荷时，机组将滑压运行。因此分析这些机组滑压运行的经济性仅
需要在一两个调峰负荷点上进行研究即可。1.2 顺序阀控制与单阀控制的比较
尽管现在大多数大型汽轮机具有全电调调门控制系统，但由于运行习惯或控制方
便等原因，许多时候电站运行操作人员将汽轮机调节汽阀选为单阀的控制方式。
单阀控制属于节流配汽方式，相对于顺序阀控制（喷嘴配汽）来说，会带来一定
的经济损失。

      本文采用大功率中间再热汽轮机组热力性能和气动性能计算程序软件包进
行机组单阀和顺序阀控制方式下的变工况计算，计算结果见图1.

      由图1 可知，顺序阀控制的热耗率最低，在单阀控制中4 阀运行的热耗率
比5 阀或6 阀运行的热耗率要低。在滑压运行时，顺序阀控制与单阀控制中4 阀
运行的差别不大，但4 阀运行时可流过的蒸汽量受限制，因而发出的最大功率受
限制，达不到额定功率。我们在多个电厂进行热力性能试验时发现，如果采用单
阀控制，运行人员一般将机组所有的调速汽门都参与负荷控制，这时机组在中间
负荷范围内运行，单阀控制比顺序阀控制的热耗率更高。

      以沙角A 电厂的300 MW机组为例进行研究。图2 是在该机组上进行的240
MW负荷的试验，在相同的主蒸汽参数下，单阀控制比顺序阀控制的热耗率高60.7
kJ/kWh. 此时6 个调速汽门的开度均为23.6% 左右。1.3 机组滑压运行的热经
济性理论分析以热力循环的理论对机组在低负荷滑压运行进行分析：一方面由于
进汽阀的节流损失降低，高压缸的效率增加，高压缸排汽温度升高使机组更容易
达到其设计的再热蒸汽温度，机组的汽动给水泵耗功因其出口压力的降低而降低，
导致拖动给水泵的小汽轮机少耗汽，从而带来经济性提高；另一方面由于汽轮机
高压缸的焓降减少，循环热效率要减小，而机组的绝对内效率就是相对内效率和
循环热效率的乘积。因此，综合这两方面的因素可以寻找合理的滑压运行曲线。

      2 调峰负荷下最佳滑压运行参数的确定现代的大型汽轮机调峰运行大多数
采取“复合滑压运行方式”，即在中间负荷区域内，全关最后1 ～3 个调速汽门，
进行滑压运行。如何选取在给定负荷点的最佳滑压运行参数以获取最高的效率，
便是值得研究的问题。

      根据沙角A 电厂N300-16.7/538/538 型机组的热力系统资料和结构参数，
利用机组变工况理论计算，得出较宽的主蒸汽压力范围内的热耗率，找出给定负
荷点的最佳滑压运行的主蒸汽压力。以此为指导，在主蒸汽压力变化较小范围内
选择三四个主蒸汽压力进行试验验证。理论计算和试验结果如图3 、图4 所示。
图3 和图4 分别代表240 MW和180 MW负荷下滑压运行主蒸汽压力的优化曲线。由
图可见，由于理论计算和实际试验时机组的边界条件（如系统疏水泄漏和汽封间
隙）的不同导致了相同主蒸汽压力下绝对热耗率有较大的差值。尽管如此，但是
热耗率随主蒸汽压力变化的趋势是相同的，而且在机组经常运行的两个负荷点，
理论计算和实际试验的热耗率变化曲线其最低点所对应的主蒸汽压力基本相同。
对于240MW 负荷，当主蒸汽压力滑到15.7MPa 时，机组热耗率达到最小；对于180MW
负荷，当主蒸汽压力滑到14.5MPa 时，机组热耗率达到最小。

      3 结论a ）从机组热经济性角度，顺序阀控制方式较好。但如果在单阀控
制方式下，高负荷（大于85% ）时采用6 阀，而小于85% 负荷时采用4 阀，则其
热经济性与顺序阀控制相比降低不多，也是可以使用的。建议电厂一般采用顺序
阀控制方式运行。

      b ）理论计算和试验结果表明，在机组经常运行的两个低负荷点均存在最
佳滑压运行参数，且理论计算和试验的最佳滑压运行主蒸汽压力基本相同。

      c ）本文计算以沙角A 厂300 MW的5 号汽轮机组为例，所分析的优化运行
结果对同类中间再热大功率汽轮机组也有参考价值。

      参考文献

      ［1 ］蔡颐年。蒸汽轮机［M ］。西安：西安交通大学出版社，1998.
［2 ］翁泽民。大功率中间再热汽轮机组热力性能和气动性能（3-D ）计算程序
软件包使用说明［CP］。厦门：集美大学航海学院科研所，1996. ［3 ］杨剑
永，郭宝仁，陈彦明，等。 200 MW 中间负荷运行方式的研究［J ］。汽轮机技
术，2000，42（2 ）：114 —116.［4 ］李千军。沙角A 电厂5 号机热力性能优
化试验报告［R ］。广州：广东省电力试验研究所，2001.

      来源： 1. 广东省电力试验研究所