[摘要]对基于调节阀预节流、可调整回热抽汽以及凝结水节流的三种一次调频技术从工作原理、调频特性以及经济性等方面进行了分析。结果表明:调节阀预节流调频的经济性最差,可调整回热抽汽调频次之,凝结水节流调频的经济性最好。
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1. 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
2. 东北电力大学 能源与动力工程学院
随着大容量发电机组在我国电网中装机比例的不断增加和用户对电能质量要求的不断提高,电网频率的稳定性越来越重要。各种外界原因比如大功率用户并网、大容量机组跳闸等导致电网频率有较大波动时,仅通过电网调度系统调节在网机组的负荷分配将无法满足电网频率稳定性的要求。此时,只有通过在网机组一次调频功能的及时响应,才能有效弥补这一不足。因此,大容量发电机组是否具有良好的一次调频性能,就显得非常重要[1]。
国产1 000 MW超超临界机组大多采用常规的调节阀预节流技术进行一次调频,这一技术在电厂实际运行中被普遍反馈调频能力不足且调频运行经济性不好。1 000 MW超超临界机组作为我国目前火力发电设备的主流机型,提高其一次调频性能对于增强电网频率的稳定性以及响应节能减排等工作都具有重要意义。为提高该系列机组的一次调频性能及经济性水平,近几年行业内正在研究相应的替代性技术并取得了很大的进展。
目前,针对该系列机组的一次调频发展出的替代性技术主要分为两类,这两类技术均以调节回热抽汽量为主要调节手段,其中一类通过直接调节回热抽汽量来实现调频[2],另一类通过调节凝结水量间接调节回热抽汽量来实现调频[3-4]。笔者以某新型高效1 000 MW超超临界机组为例[5-8],主要从热力特性和热经济性两方面详细论述上述一次调频技术的优缺点。
1调节阀预节流调频
新型高效1 000 MW超超临界机组原设计采用调节阀预节流一次调频技术,这一技术要求调节阀在运行时始终保持一定的节流状态,称为预节流,按我国电网对一次调频性能的要求,预节流压损一般取主蒸汽压力的3%~5%。当机组有调频需要时(以下如无特别说明,均指向上调频),调节阀瞬时全部打开,汽轮机的进汽量瞬时增加,增加的蒸汽在汽轮机中膨胀做功,使得电功率相应升高,从而响应一次调频指令。
采用这种调频技术,由于调节阀始终处于节流状态,根据节流过程的原理,节流后蒸汽的压力将显著降低,做功能力也相应降低,这种降低表现为工质的等熵焓降减少,减少的这一部分等熵焓降即为节流损失。调节阀预节流形成的压损越大,则产生的节流损失就越大。图1为该机组在100%负荷工况下调节阀预节流形成的节流损失分析的焓熵图。