计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法及系统，包括：将汽轮机分为调节级和多个压力级组，构建汽轮机的本体动态模型；根据质量守恒、能量守恒、体积守恒公式和传热方程，构建包含各级高压加热器、低压加热器和除氧器的回热系统动态模型；根据汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系，将所述本体动态模型和所述回热系统动态模型耦合成汽轮机整体动态模型；向所述汽轮机整体动态模型输入对应热力状态参数，输出汽轮机在一次调频期间机械功率的动态响应特性及汽轮机本体和回热加热器侧相应热力状态量的动态响应特性。本发明专利技术解决现有汽轮机模型在各调频方案下对机组一次调频能力分析不精准的缺陷。析不精准的缺陷。析不精准的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统热力系统分析
，尤其涉及一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法及系统。

技术介绍

[0002]随着节能减排重要性的凸显，以新能源为主体的新型电力系统正在加速构建。随着电力系统中新能源和电力电子设备占比的逐渐提高，频率安全问题正逐渐成为制约电力系统安全稳定运行的重要瓶颈。随着火电机组逐渐从基荷电源转变为调节电源，其将在未来相当长一段时间内承担电力系统中的主要调频任务，因此准确掌握火电机组的一次调频能力对于促进新能源消纳、保证电力系统安全稳定运行具有重要意义。
[0003]电网对火电机组调频特性的认识主要基于其一次调频模型，汽轮机模型是一次调频模型的重要组成部分。一次调频过程中，汽轮机本体及回热加热系统将对汽轮机的功率响应特性产生重要影响，但电力系统暂态仿真软件BPA程序中提供的IEEE标准汽轮机模型未考虑回热系统的动态特性，且目前已有的考虑回热系统的汽轮机建模方法大都未能准确分析回热加热器侧的换热动态。且随着凝结水节流、高加给水旁路等一次调频策略的提出和试点，回热系统的蓄能被发掘并利用于火电机组的一次调频过程，为了考虑除高压调节阀调频外其他利用回热系统蓄能的调频策略对机组出力的影响，必须对回热加热器侧动态特性进行分析与建模。目前已有的凝结水节流动态特性建模大都未能充分考虑汽轮机本体的动态特性及汽轮机本体与回热系统的耦合影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法及系统，用以解决现有汽轮机模型在各调频方案下对机组一次调频能力分析不精准的缺陷，实现对汽轮机在各调频方案下真实的一次调频能力的准确分析。
[0005]本专利技术提供一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，包括：
[0006]将汽轮机分为调节级和多个压力级组，构建汽轮机的本体动态模型；
[0007]根据质量守恒、能量守恒、体积守恒公式和传热方程，构建包含各级高压加热器、低压加热器和除氧器的回热系统动态模型；
[0008]根据汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系，将所述本体动态模型和所述回热系统动态模型耦合成汽轮机整体动态模型；
[0009]向所述汽轮机整体动态模型输入对应热力状态参数，输出汽轮机在一次调频期间机械功率的动态响应特性及汽轮机本体和回热加热器侧相应热力状态量的动态响应特性。
[0010]根据本专利技术提供的一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，所述将汽轮机分为调节级和多个压力级组，构建汽轮机的本体动态模型，具体包括：
[0011]将汽轮机分为调节级和多个压力级组进行分析，压力级组按照回热加热器抽汽点进行分段；
[0012]考虑高压汽室、再热器和中低压连通管蒸汽容积效应、各级抽汽对级组流量的影响、汽轮机功率方程和工况变化前后级组流量和各回热抽汽点压力间的关系，建立汽轮机的本体动态模型。
[0013]根据本专利技术提供的一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，所述根据质量守恒、能量守恒、体积守恒公式和传热方程，构建包含各级高压加热器、低压加热器和除氧器的回热系统动态模型，具体包括：
[0014]所述高压加热器和低压加热器为表面式加热器，所述除氧器为混合式加热器；
[0015]将所述表面式加热器分为管侧和壳侧分别进行分析，基于壳侧工质的质量守恒、能量守恒、体积守恒、管侧工质的能量守恒及壳侧与管侧间的传热方程建立表面式加热器动态模型；
[0016]将所述混合式加热器分别列写质量守恒、能量守恒和体积守恒方程，构建混合式加热器动态模型；
[0017]根据所述表面式加热器动态模型和混合式加热器动态模型，构建回热系统动态模型。
[0018]根据本专利技术提供的一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，所述根据汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系，具体包括：
[0019]汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系公式表示为：
[0020][0021]式中，P
e,i
为第i级回热加热器的抽汽点压力；P
r,i
为第i级回热加热器壳侧工质压力；f
1,i
为第i级抽汽管道的阻力系数。
[0022]根据本专利技术提供的一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，将所述本体动态模型和所述回热系统动态模型耦合成汽轮机整体动态模型，具体包括：
[0023]根据所述本体动态模型得到第i级回热加热器的抽汽点压力；
[0024]根据所述回热加热器换热模型得到第i级回热加热器壳侧工质压力，抽汽点压力和回热加热器壳侧工质压力共同决定回热抽汽流量；
[0025]根据汽轮机的本体动态模型和回热加热器换热模型得到的数据，通过汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系进行耦合，生成汽轮机整体动态模型。
[0026]根据本专利技术提供的一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，向所述汽轮机整体动态模型输入对应热力状态参数，输出汽轮机在一次调频期间机械功率的动态响应特性及汽轮机本体和回热加热器侧相应热力状态量的动态响应特性，具体包括：
[0027]向所述汽轮机整体动态模型输入主蒸汽流量、主蒸汽比焓、进入各级低压加热器的凝结水流量和进入各级高压加热器的给水流量；
[0028]通过所述汽轮机整体动态模型进行计算，输出不同一次调频策略或多种调频策略联合作用下汽轮机在一次调频期间输出功率的动态响应特性及汽轮机本体和回热加热器侧相应热力状态量的动态响应特性。
[0029]本专利技术还提供一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模系统，所述系统包括：
[0030]本体动态模型建立模块，用于将汽轮机分为调节级和多个压力级组，构建汽轮机
的本体动态模型；
[0031]回热系统动态模型建立模块，用于根据质量守恒、能量守恒、体积守恒公式和传热方程，构建包含各级高压加热器、低压加热器和除氧器的回热系统动态模型；
[0032]汽轮机整体动态模型建立模块，用于根据汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系，将所述本体动态模型和所述回热系统动态模型耦合成汽轮机整体动态模型；
[0033]计算模块，用于向所述汽轮机整体动态模型输入对应热力状态参数，输出汽轮机在一次调频期间机械功率的动态响应特性及汽轮机本体和回热加热器侧相应热力状态量的动态响应特性。
[0034]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法。
[0035]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，其特征在于，包括：将汽轮机分为调节级和多个压力级组，构建汽轮机的本体动态模型；根据质量守恒、能量守恒、体积守恒公式和传热方程，构建包含各级高压加热器、低压加热器和除氧器的回热系统动态模型；根据汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系，将所述本体动态模型和所述回热系统动态模型耦合成汽轮机整体动态模型；向所述汽轮机整体动态模型输入对应热力状态参数，输出汽轮机在一次调频期间机械功率的动态响应特性及汽轮机本体和回热加热器侧相应热力状态量的动态响应特性。2.根据权利要求1所述的计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，其特征在于，所述将汽轮机分为调节级和多个压力级组，构建汽轮机的本体动态模型，具体包括：将汽轮机分为调节级和多个压力级组进行分析，压力级组按照回热加热器抽汽点进行分段；考虑高压汽室、再热器和中低压连通管蒸汽容积效应、各级抽汽对级组流量的影响、汽轮机功率方程和工况变化前后级组流量和各回热抽汽点压力间的关系，建立汽轮机的本体动态模型。3.根据权利要求1所述的计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，其特征在于，所述根据质量守恒、能量守恒、体积守恒公式和传热方程，构建包含各级高压加热器、低压加热器和除氧器的回热系统动态模型，具体包括：所述高压加热器和低压加热器为表面式加热器，所述除氧器为混合式加热器；将所述表面式加热器分为管侧和壳侧分别进行分析，基于壳侧工质的质量守恒、能量守恒、体积守恒、管侧工质的能量守恒及壳侧与管侧间的传热方程建立表面式加热器动态模型；将所述混合式加热器分别列写质量守恒、能量守恒和体积守恒方程，构建混合式加热器动态模型；根据所述表面式加热器动态模型和混合式加热器动态模型，构建回热系统动态模型。4.根据权利要求1所述的计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，其特征在于，所述根据汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系，具体包括：汽轮机各级抽汽点和各级回热加热器间的压差与抽汽流量的关系公式表示为：式中，P
e,i
为第i级回热加热器的抽汽点压力；P
r,i
为第i级回热加热器壳侧工质压力；f
1,i
为第i级抽汽管道的阻力系数。5.根据权利要求1所述的计及回热系统蓄能效应的汽轮机动态响应建模方法，其特征在于，将所述本体动态模型和所述回热系统动态模型耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞，郝玲，黄怡涵，赵四海，陈磊，赵则飞，陈群，闵勇，倪平，付开慧，赵晓鹍，吴波，赵洋，
申请(专利权)人：华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司，
类型：发明
国别省市：