[发明专利]一种联合循环调峰调频的直接空冷机组及其运行方法

说明书

本发明公开一种联合循环调峰调频的直接空冷机组及其运行方法，机组包括直接空冷机组和联合循环系统，联合循环系统的给水入口接直接空冷凝汽式汽轮机组的给水出口；直接空冷机组和联合循环系统的电力输出接电网；增加了直接空冷机组调节的手段和能力，减少直接空冷机组汽轮机进汽调节阀门的波动频率，提高了直接空冷机组运行的安全性和经济性。该联合循环系统采用锅炉跟随协调控制方式CCS‑BF，联合循环系统小，惯性小，负荷响应快，机前压力波动相对较小，能损相对较小，通过联合循环CCS‑BF与直接空冷机组CCS‑TF相结合的调节方式，有效缓解了直接空冷机组经济运行和调峰调频能力间的矛盾，提高了直接空冷机组在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节安全性。

技术领域

本发明属于电站锅炉及汽轮机系统领域，具体涉及一种联合循环调峰调频的直接空冷机组及其运行方法。

背景技术

常规的自动控制系统是对锅炉和汽轮机分别进行控制的，一般汽轮机调节机组的转速和负荷，锅炉调节主蒸汽压力。从控制角度来观察锅炉和汽轮机，锅炉是一个时间常数较大，变化较缓慢的对象，而汽轮机是一个时间常熟较小，变化较快的对象。随着单元机组容量的不断增大，电网容量的增大以及电网调频调峰要求的提高，常规控制系统难以满足火电单元机组既要快速响应负荷变化，又要稳定运行参数这两方面的要求。机组负荷的变化必然反映到机组主汽压力的变化，所以必须将锅炉和汽轮机视为一个统一的控制对象进行协调控制，所谓协调控制是指通过控制回路协调锅炉和汽轮机的工作状态，同时给锅炉和汽轮机控制系统发出指令，以达到快速响应负荷变化的要求，又稳定运行参数(主要是机前压力)的目的。协调控制系统(CCS)包括机、炉主控制系统，锅炉的各个自动控制子系统，和汽轮机控制系统，机、炉主控制系统是CCS的核心，锅炉各子系统和汽轮机控制系统是CCS的执行级。

由于协调控制系统必须同时控制机组负荷和主汽压力两个参数，必须对锅炉、汽轮机承担的任务做一分工，确保两参数都得到控制。根据锅炉、汽轮机承担的任务不同，分为两种协调控制方式：一种是由锅炉燃烧率调节门控制机组功率，由汽轮机进汽量调节门控制机前压力，称为汽轮机跟随协调控制方法(CCS-TF)。另一种是由汽轮机进汽量调节门控制机组功率，由锅炉燃烧率调节门控制机前压力，称为锅炉跟随协调控制方法(CCS-BF)。二者的特点不同，前者负荷响应差，但机组运行稳定；后者负荷响应快，但是由于锅炉的大惯性和延迟性，因此机组运行稳定性相对变差，表现在主汽压力会出现很大的波动，机组对负荷需求响应的速度越快，其波动的幅度也越大。

我国燃煤电厂空冷机组的发展起步较晚，大致可分为四个阶段，随着直接空冷和间接空冷技术的逐步完善，空冷机组的初参数和容量也逐渐增大。有鉴于空冷机组的节水性能，在我国“富煤缺水”的地域，尤其三北地区，近年来直接空冷机组已成为我国火电机组建设的主流机组之一。目前，为了提高机组的负荷响应速度，空冷机组大多采用锅炉跟随协调控制方法(CCS-BF)。对于CCS-BF控制方法，为了能减小机前压力的波动幅度，针对引起波动幅度大的原因，多采用以下控制策略：强化锅炉燃烧率的控制作用，以尽量抵偿锅炉的大惯性和延迟。为了应对风、光等资源的间歇性和波动性，解决弃风、弃光难题(2010年以来我国弃风率最高达17％以上)，需要对火电机组进行较大范围的的改造，因此火电机组的调节任务凸显，在未来高频次宽负荷场景下，如何提高空冷机组的调节效率具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种联合循环调峰调频的直接空冷机组，可以通过直接空冷机组增设联合循环锅炉、联合循环汽轮机及其小发电机系统来辅助机组调峰调频，增加了直接空冷机组调峰调频的手段和能力，有效缓解了直接空冷机组经济运行和调峰调频能力之间的矛盾，提高了直接空冷机组在未来高频次宽负荷应用场景下的调节效率和调节的安全性，节能潜力巨大。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种联合循环调峰调频的直接空冷机组，包括直接空冷机组和联合循环系统，联合循环系统的给水入口接直接空冷凝汽式汽轮机组的给水出口；直接空冷机组和联合循环系统的电力输出接电网。

联合循环系统的排汽口接直接空冷机组的排汽冷凝装置。