一种提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统及方法

本发明属于发电，尤其涉及一种提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统及方法。

背景技术：

1、随着可再生能源在电力系统中占比的迅速提高，火电机组被要求提供越来越多的灵活性供给。为解决弃风弃光问题，燃煤电厂进行深度调峰成为常态。然而，燃煤电厂在深度调峰下的变负荷能力受到削弱，这使得高调峰裕度和高变负荷能力不可兼得。因此，需要提出新的方法解决燃煤电厂低负荷运行下变负荷快速性不足的问题。

2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

3、(1)机组效率降低：在低负荷运行时，燃煤电厂的燃料利用效率降低，导致单位电量的燃料消耗增加，降低了电厂的经济性。

4、(2)设备寿命缩短：深度调峰下的变负荷过程中，机组需要频繁地进行燃烧调节，这将导致设备应力频繁变化，缩短设备的使用寿命。

5、(3)系统稳定性风险：低负荷运行下的变负荷快速性不足可能导致燃煤电厂在应对电网负荷波动时出现滞后，影响电力系统的稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统及方法。

2、本发明是这样实现的，一种提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统，提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸、给水泵；

3、锅炉过热器产生的新蒸汽通过管路连接高压缸，高压缸的排汽通过管路连接锅炉再热器，中压缸的排汽通过管路连接低压缸；

4、锅炉过热器产生的新蒸汽通过管路连接蓄汽器，锅炉再热器的冷段再热汽通过管路连接蓄汽器，给水泵给水通过管路连接蓄汽器，蓄汽器的出口通过管道连接锅炉再热器的冷段再热汽，蓄汽器的出口通过管道连接低压缸的进口。

5、进一步，锅炉过热器新蒸汽与蓄汽器间的连接管路上设有第一调节阀，锅炉再热器的冷段再热器与蓄汽器间的连接管路上设有第五调节阀。

6、进一步，蓄汽器通向锅炉再热器冷段再热器的管道上设有第四调节阀，蓄汽器通向低压缸进口的管道上设有第二调节阀。

7、进一步，锅炉过热器产生的新蒸汽通过管道连接高压缸，高压缸的排汽通过管路连接锅炉再热器，锅炉再热器通过管道连接中压缸，中压缸的排汽通过管路连接低压缸，低压缸的排汽通过管道连接凝汽器，凝汽器的凝结水通过管道连接凝结水泵，凝结水泵通过管道连接低压加热器组水侧入口，低压加热器组水侧出口连接除氧器水侧入口，除氧器出口连接给水泵，给水泵出口给水通过管道分别连接高压加热器组水侧入口、蓄汽器，给水泵和蓄汽器之间的管道上设有第三调节阀，高压加热器组的水侧出口通过管路连接锅炉主给水入口；

8、高压缸的抽汽和部分排汽通过管路连接高压加热器组，中压缸的部分抽汽通过管路连接高压加热器组，中压缸的部分抽汽通过管路分别连接除氧器和给水泵的汽轮机，中压缸的部分抽汽通过管路连接低压加热器组，低压缸的抽汽通过管路连接低压加热器组，高压加热器组的整体疏水通过管路连接除氧器，低压加热器组的整体疏水通过管路连接凝汽器；

9、高压缸与中压缸、低压缸、发电机通过联轴器连接。

10、进一步，在机组低负荷下，蓄汽器的滑压工作范围为2.4～8mpa；

11、进一步，在机组中高负荷下，蓄汽器滑压工作范围为0.2～4.5mpa。

12、进一步，当机组需要进行快速降负荷时，采用限速后主汽压力设定值作为pid控制器的设定值，高压主汽阀门前蒸汽压力3s值作为pid控制器的跟踪值，经过pid控制器和手/自动后产生控制信号。采用蓄汽器压力及蓄汽器充满压力信号的差值衡量蓄汽器的充满程度，利用上述差值经函数器生成充满度信号，与pid控制信号相乘，得到蓄汽器流量指令，蓄汽器流量指令经限速器后输出为限速后蓄汽器流量指令，在低负荷下用于控制第一调节阀的开度，在中高负荷下用于控制第五调节阀的开度。

13、进一步，当机组需要进行快速升负荷或小幅频繁调节负荷时，将单元负荷指令值与指定常量相减后，作为低值限定器的设定值。采用单元负荷值作为低值限定器跟踪值。当单元负荷值低于低值限定器设定时，低值限定器向放汽pid控制器发出跟踪指令。此时放汽pid控制器投入作用，采用单元负荷值为跟踪值，单元负荷指令为设定值，其输出值经手/自动后产生放汽指令。单元负荷值经过函数器产生主再热汽温差限值，主蒸汽温度减去再热蒸汽温度与主再热温差限值后经函数器生成温差修正系数，温差修正系数与放汽指令相乘，经限速后生成限速后蓄汽器流量指令，在低负荷下用于控制第四调节阀的开度，在中高负荷下用于控制第二调节阀的开度；

14、进一步，采用单元负荷指令值与指定常量相加后，作为高值限定器的设定值。采用单元负荷值作为高值限定器的跟踪值。当单元负荷值高于高值限定器设定值时，高值限定器向充汽pid控制器发出跟踪指令。此时充汽pid控制器投入作用，采用单元负荷值为跟踪值，单元负荷指令为设定值，其输出值经手/自动后产生充汽指令。采用蓄汽器压力及蓄汽器充满压力信号的差值衡量蓄汽器的充满程度，利用上述差值经函数器生成充满度信号，与充汽pid控制信号相乘，经限速后生成限速后蓄汽器充汽流量指令，在低负荷下用于控制第一调节阀的开度，在中高负荷下用于控制第五调节阀的开度。

15、本发明的另一目的在于提供一种应用于提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统的提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统控制方法，包括以下步骤：

16、步骤一，部分给水分流进入蓄汽器，用于吸收过热蒸汽；

17、步骤二，当机组运行在低负荷下进行变负荷时，部分主蒸汽分流进入蓄汽器进行储存，从而加快机组降负荷速率，蓄汽器向再热器供汽，从而加快机组升负荷速率；

18、步骤三，当机组在中等负荷或高负荷下进行变负荷时，部分再热器进汽分流进入蓄汽器进行储存，从而加快机组降负荷速率，蓄汽器向低压缸供汽，从而加快机组升负荷速率。

19、本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统控制方法的步骤。

20、本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统控制方法的步骤。

21、本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，信息数据处理终端用于实现所述的提升超临界火电机组变负荷能力的热力系统。

22、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

23、第一，本发明在降负荷过程中，抽取主蒸汽储存于蓄汽器中，减小汽轮机工质流量，从而加快机组负荷的调整；在升负荷过程中，将蓄汽器排汽与冷再汽或低压缸进汽混合，大量提升汽轮机工质流量，从而加快机组负荷的调整。与现有的储汽代替加热器抽汽方法相比，由于本发明中蓄汽器供汽受汽轮机进汽温度限制而非加热器换热自平衡能力限制，本发明在机组低负荷下可以保证更高的供汽速率，从而提供更优的升负荷性能。同时，优选的蓄汽器压力与机组低负荷工况下主汽压力相匹配，具备更高的往返效率，也有利于扩大机组的调峰裕度。

24、第二，本发明可以有效提升超临界火电机组在深度调峰下的变负荷能力，解决机组在提供大调峰裕度的同时运行灵活性下降的问题。

25、本发明可以用于扩大超临界火电机组的调峰裕度，同时具有较好的储能效率，能够帮助电厂更好地削谷填峰。

26、第三，本发明可以改善机组超临界火电机组在全负荷段内的调节性能，特别是低负荷运行时提供大量的额外蒸汽，加快机组负荷的调整。同时本发明具备储能功效，可以协助炉机解耦，扩大超临界火电机组的调峰裕度。

27、第四，超临界火电机组在低负荷下存在燃烧不易稳定、机组蓄热量少、制粉燃烧系统调节能力变弱等特点，导致机组在低负荷下变负荷能力减弱。在近年的电力系统需求下，超临界火电机组被要求具备深度调峰，长期保持低负荷运作的能力，同时提供更强的变负荷能力以应对频繁变化的电网需求。本发明可以有效提升超临界火电机组在深度调峰下的变负荷能力，解决机组在提供大调峰裕度的同时运行灵活性下降的问题。

28、传统的抽汽节流等运行手段所能提供的额外变负荷能力随机组负荷降低也减弱，在深度调峰下不足以应对需求。

29、现有的其他技术方案，如cn202210588006.x《一种集成蒸汽蓄能器的火电机组灵活调控系统及工作方法》，采用蒸汽蓄热、放汽用于代替加热器抽汽的方式可以提供额外的降负荷能力，其使用的蓄汽器在放能时受加热器自平衡限制，提供升负荷能力的原理同传统的抽汽节流等运行手段相当，在深度调峰下对机组升负荷的帮助同样受限。又如cn202120847796.x《耦合蒸汽蓄能的火电机组负荷快速调节系统》采用蒸汽蓄热、放汽用于直接供汽轮机做功的方法，但其采用的干蒸汽储罐与本发明采用的蒸汽蓄汽器在本质上不同，本发明采用的蒸汽蓄汽器储能密度远高于干蒸汽储罐，可以提供较长时间的蒸汽供应。