多类型小容量火电机组热电解耦潜力与经济性对比评估

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22144

发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (5): 929-940.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22144

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多类型小容量火电机组热电解耦潜力与经济性对比评估

郑淇薇, 赵欣悦, 卢荻, 陈衡, 潘佩媛, 刘彤

华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京市昌平区 102206

收稿日期:2023-06-26 修回日期:2023-09-30 出版日期:2024-10-31 发布日期:2024-10-29
作者简介:郑淇薇(2000)，女，硕士研究生，研究方向为火电机组热电解耦改造，zqw5522@sina.com；
赵欣悦(1999)，女，硕士研究生，研究方向为热力系统优化、能源动力系统优化与节能，zhaoxinyue030@126.com；
卢荻(1997)，男，硕士研究生，研究方向为多能互补和低品位能量的提质增效，815922682@qq.com；
陈衡(1989)，男，博士，副教授，研究方向为热力系统优化、固体废弃物能质梯级利用，本文通信作者，heng@ncepu.edu.cn；
潘佩媛(1992)，女，讲师，研究方向为烟气低温受热面积灰腐蚀耦合机理、高温受热面热腐蚀机理、多相烟气组分反应动力学机制，peiyuanpan@necpu.edu.cn；
刘彤(1962)，女，博士，教授，研究方向为清洁高效燃烧技术、电站热力设备寿命监测和管理，liut@ncepu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(52106008)

Comparative Evaluation of Thermoelectric Decoupling Potential and Economy of Multi-Type Small Capacity Thermal Power Units

Qiwei ZHENG, Xinyue ZHAO, Di LU, Heng CHEN, Peiyuan PAN, Tong LIU

School of Energy, Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China

Received:2023-06-26 Revised:2023-09-30 Published:2024-10-31 Online:2024-10-29
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52106008)

摘要/Abstract

摘要：

目的新能源发电存在输出功率和发电负荷的大幅波动和不稳定性问题，对电力系统稳定运行造成一定挑战。小容量火电机组热电解耦后参与电力系统整体运行，可提高电网调度效率与系统安全性，为此，采取多种热电解耦技术对3台小容量火电机组进行改造，并对各种技术路线进行了比较研究。方法通过使用EBSILON Professional软件进行模拟实验，对各种热电解耦方案在调峰负荷方面的潜力进行了评估和对比分析，并对改造后的经济性进行分析。结果水冷背压式机组热电解耦潜力空间较大，较其他机组有着明显优势，热泵改造机组最大供热下日利润提高217.18万元。随着抽汽热负荷变化，水冷凝汽式机组热电解耦潜力变化整体趋势平缓，最易控制，热泵改造机组最大供热下日利润提高202.25万元。空冷凝汽式机组热泵改造最大供热下日利润提高26.13万元。结论经过热电解耦升级的火电机组，能够大幅增强其调峰效果，热泵改造能有效提高日利润，从而提升整个发电系统的稳定性和发电效率。

关键词: 火电机组, 热电联产, 热电解耦, 抽汽供热, 深度调峰, 虚拟电厂, 经济性分析

Abstract:

Objectives New energy power generation faces significant fluctuations and instability in output power and generation load, posing certain challenges to the stable operation of the power system. After thermoelectric decoupling, small-capacity thermal power units participate in the overall operation of the power system, which can improve power grid dispatch efficiency and system security.To this end, various thermoelectric decoupling technologies were adopted to transform three small-capacity thermal power units. Methods Various technical routes were compared and studied. by using EBSILON Professional software for simulation experiments, the potential of various thermoelectric decoupling schemes in peak-load regulation was evaluated and analyzed comparatively, and the economics of the retrofitted units were analyzed. Results The water-cooled back-pressure unit has a larger potential space for thermoelectric decoupling, with obvious advantages over other units, and the maximum daily profit under heating for the heat pump retrofit unit increased by 2.171 8 million yuan. With the change of extraction steam heat load, the thermoelectric decoupling potential of the water-cooled condensing unit shows an overall trend of gentle variation and is the easiest to control, with the maximum daily profit under heating for the heat pump retrofit unit increasing by 2.022 5 million yuan. The maximum daily profit under heating for the air-cooled condensing unit with heat pump retrofit increased by 261 300 yuan. Conclusions The thermal power units that have undergone thermoelectric decoupling upgrades can significantly enhance their peak shaving effect. The heat pump retrofit can effectively increase daily profits, thereby improving the stability and efficiency of the entire power generation system.

Key words: thermal power units, cogeneration, thermo-electric decoupling, extraction heating, deep peak shaving, virtual power plant, economical analysis

中图分类号:

TK 09

郑淇薇, 赵欣悦, 卢荻, 陈衡, 潘佩媛, 刘彤. 多类型小容量火电机组热电解耦潜力与经济性对比评估[J]. 发电技术, 2024, 45(5): 929-940.

Qiwei ZHENG, Xinyue ZHAO, Di LU, Heng CHEN, Peiyuan PAN, Tong LIU. Comparative Evaluation of Thermoelectric Decoupling Potential and Economy of Multi-Type Small Capacity Thermal Power Units[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(5): 929-940.

图/表 14

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参数	1#机组	2#机组	3#机组
主蒸汽温度/℃	535	535	535
主蒸汽压力/MPa	8.83	9.50	8.83
主蒸汽流量/(kg⋅s^-1)	39.31	28.39	28.22
额定背压/MPa	0.300	0.022	0.018
给水温度/℃	216.34	223.90	272.20
额定功率/kW	25 071.6	25 000.00	25 004.02
热耗/[kJ/(kW⋅h)]	3 774.5	10 238.1	10 450.3

参数	1#机组	2#机组	3#机组
主蒸汽温度/℃	535	535	535
主蒸汽压力/MPa	8.83	9.50	8.83
主蒸汽流量/(kg⋅s^-1)	39.31	28.39	28.22
额定背压/MPa	0.300	0.022	0.018
给水温度/℃	216.34	223.90	272.20
额定功率/kW	25 071.6	25 000.00	25 004.02
热耗/[kJ/(kW⋅h)]	3 774.5	10 238.1	10 450.3

参数	#1机组			#2机组			#3机组
参数	设计值	计算值	相对误差/%	设计值	计算值	相对误差/%	设计值	计算值	相对误差/%
主蒸汽温度/℃	535.00	535.00	0.00	535.00	535.00	0.00	535.00	535.00	0.00
主蒸汽压力/MPa	8.83	8.83	0.00	9.50	9.50	0.00	8.83	8.83	0.00
主蒸汽流量/(kg⋅s^-1)	141.50	141.50	0.00	102.22	102.22	0.00	101.60	101.60	0.00
额定背压/kPa	300.00	300.00	0.00	22.00	22.00	0.00	18.00	18.00	0.00
给水温度/℃	216.34	216.67	0.15	223.90	218.95	-2.21	210.00	216.67	3.18
额定功率/kW	25 071.60	25 324.40	1.01	25 000.00	25 425.00	1.70	25 004.02	25 324.40	1.28
热耗/[kJ⋅(kW⋅h)^-1]	3 774.50	3 644.20	-3.45	10 238.10	10 164.82	-0.72	10 450.27	10 056.66	-3.77

参数	#1机组			#2机组			#3机组
参数	设计值	计算值	相对误差/%	设计值	计算值	相对误差/%	设计值	计算值	相对误差/%
主蒸汽温度/℃	535.00	535.00	0.00	535.00	535.00	0.00	535.00	535.00	0.00
主蒸汽压力/MPa	8.83	8.83	0.00	9.50	9.50	0.00	8.83	8.83	0.00
主蒸汽流量/(kg⋅s^-1)	141.50	141.50	0.00	102.22	102.22	0.00	101.60	101.60	0.00
额定背压/kPa	300.00	300.00	0.00	22.00	22.00	0.00	18.00	18.00	0.00
给水温度/℃	216.34	216.67	0.15	223.90	218.95	-2.21	210.00	216.67	3.18
额定功率/kW	25 071.60	25 324.40	1.01	25 000.00	25 425.00	1.70	25 004.02	25 324.40	1.28
热耗/[kJ⋅(kW⋅h)^-1]	3 774.50	3 644.20	-3.45	10 238.10	10 164.82	-0.72	10 450.27	10 056.66	-3.77

方案	煤耗率/[kg⋅(kW⋅h^-1)]			日净利润/万元
方案	5 MW供热	50%供热	原最大供热	5 MW供热	50%供热	原最大供热
#1案例	532.17	603.11	724.91	472.28	410.54	259.76
#1低零	558.88	631.07	754.14	410.74	346.13	165.19
#1高背	653.90	711.27	798.78	-120.19	-60.98	-20.17
#1热泵	496.69	563.01	671.40	648.71	597.75	476.94
#2案例	384.75	419.42	480.57	784.45	679.03	514.56
#2低零	439.04	469.25	523.76	456.57	403.94	302.06
#2高背	389.99	420.95	475.04	768.64	693.80	563.16
#2热泵	358.60	391.78	448.39	987.37	885.38	716.81
#3案例	386.69	459.01	630.02	803.70	570.79	73.78
#3低零	713.19	778.70	896.37	-688.77	-726.56	-834.60
#3高背	408.82	481.37	647.16	664.70	455.65	8.73
#3热泵	382.98	454.72	623.53	826.76	593.24	99.91

多类型小容量火电机组热电解耦潜力与经济性对比评估

Comparative Evaluation of Thermoelectric Decoupling Potential and Economy of Multi-Type Small Capacity Thermal Power Units

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参考文献 24

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Metrics

方案	能源利用率/%			㶲效率/%
方案	5 MW供热	50% 供热	原最大供热	5 MW供热	50% 供热	原最大供热
#1案例	27.50	41.49	59.15	24.81	28.67	33.55
#1低零改造	26.51	41.10	59.05	23.75	27.97	33.31
#1高背改造	23.28	38.89	58.67	18.57	23.79	30.43
#1热泵改造	29.13	43.45	61.59	23.08	27.03	32.04
#2案例	38.16	47.99	62.68	33.86	35.03	36.69
#2低零改造	34.28	44.85	60.84	29.91	31.93	34.99
#2高背改造	30.70	40.92	56.21	31.21	32.81	35.23
#2热泵改造	40.24	50.00	64.62	32.95	34.11	35.87
#3案例	38.03	47.92	62.11	34.31	35.42	36.90
#3低零改造	23.47	36.86	56.09	19.77	24.39	31.03
#3高背改造	36.24	46.54	61.28	32.41	33.97	36.12
#3热泵改造	38.26	48.04	62.45	34.23	35.35	36.85

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