DQZHAN訊：燃煤電廠如何才能做到更加有彈性的運行？
燃煤機組的彈性運行控制，是指通過先進的控制技術實現機組的快速、深度變負荷控制。“彈性”的核心在于機組變負荷的深度性與快速性。目前，運行彈性是電力系統為適應當前和未來新能源電力規?；尤腚娋W對燃煤機組提出的更高要求。
提高燃煤機組運行彈性的意義：目前，我國大多數機組*低僅能在額定負荷的50%左右運行，假如這個數字可以降到40%，以2014 年為例，則當年燃煤火電(裝機容量為82 524 萬千瓦)可以為風電提升8252.4 萬千瓦的接入容量，這相當于2014 年我國風電總裝機(9581 萬千瓦)的86%，從容量上看幾乎可以使風電做到全額接入。而在變負荷速率方面，目前燃煤機組的變負荷速率一般為額定負荷的(1%~2%)/min，假如該速率可提升1 個百分點，那么對于1 臺600MW 機組來說，其變負荷速率可提升6 MW/min，則可用來平抑3 臺2 MW 風機分鐘級的全幅風功率波動。
總之一句話：在變負荷深度與速率方面改善燃煤機組的彈性運行性能，將會大大提升其平抑新能源電力隨機波動性的能力，進而為其規模化接入電網奠定基礎。
提高燃煤電廠彈性運行的方法
協調控制系統的本質是如何更好的利用機組蓄熱來達到快速響應機組負荷變化的目的。以下幾個方法可采用：
1、凝結水節流調頻
凝結水節流的基本原理是通過快速關斷機組的凝結水及各級低壓加熱器的抽汽，瞬時增大進入低壓缸作功的蒸汽量從而快速提高機組負荷。這個動態過程可分步描述為：
1）凝結水泵出口閥門開度改變，導致凝結水流量發生變化；
2）由于抽汽流量暫時保持不變，則加熱器管側飽和水溫暫時上升；
3）由于加熱器端差保持不變，則加熱器殼側飽和溫度與壓力上升，進而導致抽汽壓力與加熱器殼側飽和壓力之間的壓差減??；
4）進而導致抽汽流量減少；
5）進入汽輪機作功的蒸汽流量增大，機組負荷發生變化。
某1000 MW 機組的現場實驗結果：當除氧器上水電動門迅速快關時，凝結水流量快速下降，機組負荷在很短時間內即跨出調節死區，并在17s 時間內上升了約15MW，其變負荷速率達到了額定負荷的5.3%/min。無論是跨出死區的響應時間還是變負荷速率，凝結水節流調節都遠遠優于協調控制系統。而且，該方案并不會對機組的主蒸汽參數和效率產生影響。
2 凝汽器冷卻工質節流調節
凝汽器冷卻工質節流調節的基本原理是通過改變進入凝汽器內冷凝乏汽的冷卻工質的流量，使得機組背壓發生變化進而影響機組負荷發生變化。主要用在空冷機組。
以某330 MW 空冷機組為例，其額定背壓為16 kPa，那么在額定背壓下利用背壓調節可實現的升負荷裕度可達7.7 MW(背壓調整至阻塞背壓7.13kPa)，可實現的降負荷裕度可達19.6MW(背壓調整至極限背壓34kPa)。鑒于從空冷風機轉速改變到機組負荷達到一個新的穩態值約需30 s，那么額定工況下其可實現的變負荷速率可達到額定負荷的 4.6%/min，效果顯著。增加冷卻工質流量可使機組負荷快速增大的根本原因在于其改變了蒸汽動力循環的末級乏汽參數，釋放了原本儲存在蒸汽中的蓄熱，增大了蒸汽的有效焓降。
3、供熱機組的抽汽調節
供熱機組的抽汽調節，是將原本用來供熱的抽汽送入汽輪機做功以增加供電負荷，其本質顯然是利用了儲存在熱力系統中的蓄熱。該方案對于縮短機組跨出負荷響應的死區時間及提升機組變負荷速率方面具有十分顯著的效果。由于供熱系統的儲熱容量大，當供熱負荷在比較短的時間內切除再恢復時，用戶端幾乎是感覺不到熱負荷變化的，而這部分被切除的熱負荷如果在短時間內用來發電，對于電網調度側是極其有益的。因此，可以重新為供熱機組設計運行策略，當電網側有調峰需求時，供熱機組可通過在短時間內將部分供熱負荷轉為發電負荷，實現機組負荷的彈性運行。
4、廠級負荷優化分配
*早的廠級負荷優化分配是以電廠運行經濟性為目的的，但在當前新能源電力規模化開發利用的大形勢下，運行彈性成為廠級負荷優化分配更重要的目標。
分析結果表明：僅考慮快速性指標時的負荷調整時間可比僅考慮經濟性指標時的負荷調整時間縮短近60%，這也充分驗證了考慮快速性的廠級負荷優化分配方案對于提升電源側的彈性運行的有效性；當綜合考慮快速性和經濟性時，即在合理的煤耗損失的前提下，可使機組的負荷調整時間縮短近45%。因此，在保證機組運行經濟性的同時，通過廠級負荷優化分配提升廠級負荷的彈性運行是行之有效的。
5、循環流化床機組的大范圍運行
循環流化床機組*大的優點是其燃燒穩定性強，負荷調節范圍大， 大多數機組可在30%~100%額定負荷范圍內穩定運行，其低負荷運行區間比煤粉爐機組幾乎擴展了20%，可以大大減小機組非計劃停運帶來的經濟損失。
通過對某330 MW 循環流化床機組的控制系統進行前饋量系數修正、施加慣性環節實現變負荷過程中先增加風量再增加煤量和先減少煤量后減少風量等優化，大大改善了控制系統品質，試驗結果表明機組在4MW/min(約為額定負荷的1.2%/min)的變負荷速率下，壓力、溫度、水位等主要參數波動均在合理范圍內，控制效果良好。
6 總結
提升燃煤機組的彈性運行能力，是解決新能源電力系統**高效運行問題的有效手段與必由之路目前，除凝結水節流調節策略已在少數幾個電廠試用外，其他幾個策略尚未在現場實施，仍處于理論研究階段。下一步需在深入研究以下理論問題的同時，推進各項策略的現場實施。
1）深入研究上述各項技術的機理與特性，重點關注其適用的邊界條件，并定量計算其可提升機組彈性運行的潛力及造成的經濟性損失。
2）進一步研究其與協調控制系統的聯合控制及無擾切換方法。
3）在提升燃煤機組彈性運行能力的基礎上，在政策、補償、規劃等方面進行統籌，才能從根本上解決新能源電力的規?；⒕W問題。
