采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法及系统，对外供水量和供电负荷给定，采用单变量对比法，以水电联产机组标煤消耗量最低作为寻优目标函数，依次调整中排抽汽至低温多效海水淡化装置的蒸汽压力，将机组标煤消耗量与基准工况比较，若大于，则原基准工况仍作为基准工况；若小于，将该参数对应运行工况作为新的对比基准工况，继续调整机组中排抽汽至低温多效海水淡化装置的蒸汽压力，进行下一次迭代寻优。本发明专利技术在满足电网和淡水用户调度的前提下以标煤消耗最低为目标函数，在线获得燃煤水电联产机组在不同供水负荷、发电机功率、原海水温度等边界条件下的中排抽汽压力的最佳控制值，实现运行成本最低和盈利能力最大化。本最低和盈利能力最大化。本最低和盈利能力最大化。

【技术实现步骤摘要】
采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法及系统


[0001]本专利技术属于节能领域，涉及一种采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法及系统。

技术介绍

[0002]随着风力、太阳能等可再生能源大规模并网发电，并成为电量的主要来源。传统火电从电量主体向调峰、调频、稳压、托底保供等保障电网运行安全的主体转型。与此同时，随着城镇化和工业化的进程加快，居民采暖、工业供汽、集中供冷等清洁热力以及压缩空气等多种形式的能源需求快速增长。这为火电机组未来发展提供了指向，也为火电机组提升盈利能力拓展了空间。
[0003]火电机组根据所处地区的综合能源需求分布及发展特性，针对性制定转型发展策略。
[0004]沿海地区淡水资源缺乏，海水淡化作为当地水资源的重要保障。海水淡化主要技术路线有膜法和热法，膜法技术路线成熟，但存在占地面积大、化学品消耗量大、性能受海水温度影响较大等问题。热法主要分为低温多效和多级闪蒸两种，其中低温多效技术成熟，应用业绩多。
[0005]低温多效蒸馏海水淡化技术，将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，热源蒸汽进入第一效蒸发器，与进料海水热交换后，冷凝成淡化水，海水蒸发，蒸汽进入第二效蒸发器，并使几乎同量的海水以比第一效更低的温度蒸发，自身又被冷凝。这一过程一直重复到最后一效，连续产出淡化水。传统工艺对海水淡化热源的要求为压力25～35kPa.a、温度65～70℃的低品质蒸汽。煤电机组汽水热力循环，存在不同品质、不同两级的热源，参考居民采暖供热改造，在中低压连通管处引中排抽汽，作为低温多效海水淡化装置的热源，放热后的凝结水回至机组凝汽器内；原海水进入低温多效海水淡化装置后出口为两路，一路为浓盐水作为废料外排，一路为淡水作为产品外供。系统示意图见附图1。
[0006]采用低温多效海水淡化技术的燃煤水电联产系统，在对外供电负荷和供水负荷给定的条件下，影响机组运行特性的参数主要有：热源蒸汽参数P
cq
(中排抽汽压力和温度)、原海水温度t
i
(进入低温多效的原海水温度)。
[0007]通过设置在中低压连通管的调节阀节流操作，抬升中排处抽汽压力P
cq
和温度T
cq
，从海水淡化角度考虑，进入低温多效的驱动热源品质升高，可提高系统的制水比GOR，减少高品质蒸汽即中排抽汽量，降低水电联产机组总能耗；但从发电角度来讲，抬升中排处抽汽压力P
cq
，热力循环系统节流损失增大，降低热力循环效率，增加水电联产机组总能耗，因此存在一个最佳中排处抽汽压力P
cq
，兼顾海水淡化和发电，以取得机组综合能效最高，运行成本最低。
[0008]利用燃煤电站低品位余热进行海水淡化，相关领域的学者、科研及技术管理人员已展开了相关研究，取得了一定成果。简述如下：
[0009]文献1“李燕，曹开智.浅析水电联产及海水淡化系统的配置方案[J]，电站辅机”，
分析了各型机组在水电联产中的配置方案,探讨燃煤机组、燃气机组及太阳能光热电站与低温多效蒸馏海水淡化系统耦合的设计方案，通过耦合方案设计，形成了水电联产机组的运行模式，为各型工程设计方案提供有益的参考。
[0010]文献2“依庆文.水电联产海水淡化系统能耗指标探讨[J]，天津化工”，结合某电厂水电联产海水淡化工程,应用计算公式,分析了海水淡化系统的电耗、汽耗以及药耗等主要能耗指标对系统运行的影响,并对相应的指标改进方法进行探讨。
[0011]文献3“陈颖.低温多效海水淡化技术在大型电站中的应用[D]，华北电力大学”，对低温多效海水淡化系统的造水比、进料海水水质、海水过冷度等主要影响因素进行了分析研究；针对印尼万丹省苏娜拉亚火电厂采用汽轮机4段抽汽为热源的低温多效海水淡化系统，分别对海水水温30℃和32.5℃时，装置负荷50％、75％、100％、110％时的物料和热量平衡进行了计算，得出装置在100％负荷时，造水比最大、制水成本最低。
[0012]文献4“薛媛.基于电站余热利用的多效蒸馏海水淡化研究[D]，华北电力大学”，针对燃煤电站与海水淡化耦合的系统，对传统的利用汽轮机抽汽进行海水淡化的水电联产机组进行了变工况计算，分析海水淡化系统辅助调峰的能力，并以此为基础，提出了三种新型的综合利用燃煤电站抽汽余热，烟气余热以及排汽余热的低温多效蒸馏系统，并对这几种系统的性能进行研究。
[0013]综上，现有研究侧重于低温多效海水淡化与煤电机组耦合工艺及优化设计，对于运行水电联产机组的在供电和供水双变量约束条件下的运行优化的研究，鲜有公开报道。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法及系统，对外供水量和供电负荷给定，采用单变量对比法，以水电联产机组标煤消耗量最低作为寻优目标函数，通过运行参数调整，获得水电联产机组在不同供电负荷、供水量、原海水温度等边界条件下的中排抽汽参数的最佳控制值。
[0015]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0016]采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法，包括以下步骤：
[0017]明确燃煤水电联产机组最佳运行方式的表征参数，建立燃煤水电联产机组盈利值计算模型；
[0018]根据边界参数总供水负荷、供电负荷和原海水温度，划定寻优工况；
[0019]以燃煤水电联产机组总标煤消耗量的最低值为导向，确定各寻优工况的最佳运行方式。
[0020]本专利技术的进一步改进在于：
[0021]明确燃煤水电联产机组最佳运行方式的表征参数，建立燃煤水电联产机组盈利值计算模型具体步骤如下：
[0022]燃煤水电联产机组最佳运行方式的表征参数为中排抽汽压力P
zp
；
[0023]燃煤水电联产机组盈利值M等于对外售水收入W加上供电收入E减去标煤消耗B；
[0024]M＝W+E
‑
B
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0025]对外售水收入W为
[0026]W＝m
w
×
w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0027]式中，m
w
水电联产机组对外供水总负荷；w为水价；
[0028]供电收入E为：
[0029]E＝(N
ge
‑
N
cy
)
×
e＝N
net
×
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0030]式中，N
ge
为发电机功率，MW；N
cy
为厂用电功率，MW；N
net
为主变入口电功率，MW；e为上网电价，元/MWh；
[0031]寻优操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：明确燃煤水电联产机组最佳运行方式的表征参数，建立燃煤水电联产机组盈利值计算模型；根据边界参数总供水负荷、供电负荷和原海水温度，划定寻优工况；以燃煤水电联产机组总标煤消耗量的最低值为导向，确定各寻优工况的最佳运行方式。2.根据权利要求1所述的采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法，其特征在于，所述明确燃煤水电联产机组最佳运行方式的表征参数，建立燃煤水电联产机组盈利值计算模型具体步骤如下：燃煤水电联产机组最佳运行方式的表征参数为中排抽汽压力P
zp
；燃煤水电联产机组盈利值M等于对外售水收入W加上供电收入E减去标煤消耗B；M＝W+E
‑
B
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)对外售水收入W为W＝m
w
×
w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，m
w
水电联产机组对外供水总负荷；w为水价；供电收入E为：E＝(N
ge
‑
N
cy
)
×
e＝N
net
×
e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，N
ge
为发电机功率，MW；N
cy
为厂用电功率，MW；N
net
为主变入口电功率，MW；e为上网电价，元/MWh；寻优操作过程的盈利值M的变量仅为标煤消耗B，认为标煤消耗B最低值对应的工况为最佳工况；对于采用低温多效技术的水电联产机组，锅炉主蒸汽压力按照已有的定
‑
滑
‑
定曲线调节，主汽温度、再热蒸汽温度按照额定参数调整，此时的机组标煤消耗量B是供电负荷N
net
、中排抽汽流量m
s
、中排制水抽汽压力P
zp
的多元函数；表达式为：式中，h
ms
、h
rh
、h
rc
、h
gs
、h
zj
和h
gj
分别为锅炉过热器出口主蒸汽焓值、锅炉再热器出口和进口蒸汽焓值、锅炉入口给水焓值、锅炉再热器和过热器减温水焓值，通过现场压力和温度测量值计算得出；η
b
为锅炉热效率，不同机组的锅炉热效率各不相同，需要根据现场专项试验得出；η
b
＝f2(D
ms
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，η
p
为管道效率，取定值0.985；D
ms
、D
rh
、D
rc
、D
gs
、D
zj
和D
gj
分别为锅炉过热器出口主蒸汽流量、锅炉再热器出口和进口蒸汽流量、锅炉入口给水流量、锅炉再热器和过热器减温水流量；上述参数并不是各自独立，而是遵循一定关联性；式中，D
ex1
、D
ex2
和D
leak
分别为高压缸1段抽汽、2段抽汽和轴封外漏量；其中D
ex1
和D
ex2
根据
1段抽汽和2段抽汽对应的高压加热器热平衡计算得出，D
leak
是主蒸汽流量D
ms
和主蒸汽压力P
ms
的二元函数，由汽轮机制造厂给出；D
leak
＝f3(D
ms
,P
ms
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)综合式(4)、(5)、(6)和(7)，得出燃煤水电联产机组标煤消耗量B；给定总供水负荷m
w
、供电负荷N
net
和原海水温度t
i
条件下的寻优操作，燃煤水电联产机组标煤消耗量B值最低值即为最优工况，对应的中排抽汽压力P
zp
为最佳运行方式。3.根据权利要求1所述的采用低温多效技术的燃煤水电联产机组运行优化方法，其特征在于，所述根据边界参数总供水负荷、供电负荷和原海水温度，划定寻优工况的具体步骤如下：统计最近一个完整自然年的机组运行数据，主要包括：总对外供水负荷m
w
：m
w,min
、m
w,max
原海水温度t
i
：t
i,min
、t
i,max
供电负荷N
net
：N
net,min
、N
net,max
按照原海水温度的分布划分为3个区间段并取平均值，作为寻优工况的初划分依据，具体如下：t
i,min
＜t≤t
i,min
+(t
i,max
‑
t
i,min
)
×
0.33；t
i,min
+(t
i,max
‑
t
i,min
)
×
0.33＜t≤t
i,min
+(t
i,max
‑
t
i,min
)
×
0.67；t
i,min
+(t
i,max
‑
t
i,min
)
×
0.67＜t≤t
i,max
；再按照总对外供水负荷m
w
和供电负荷N
net
的分布，各自划分3个区间段并取平均值，作为本发明寻优工况的次划分依据，具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：马汀山，吕凯，王妍，居文平，程东涛，谢天，石慧，薛朝囡，张建元，邓佳，许朋江，
申请(专利权)人：西安西热节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：