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申请/专利权人：西安热工研究院有限公司;西安西热节能技术有限公司

摘要：本发明公开了一种采暖热电联产机组保热调电能力提升方法及系统，适用于燃煤热电联产机组在电网辅助调峰要求和热网用热需求的双变量约束下，根据机组具体实际情况及改造目标，以目标需求匹配及静态投资回收期最低化为导向，优选保热调电能力提升技术。本发明确定了热电联产机组在热、电双供应模式下采用不同保热调电技术方案的电出力‑热负荷‑机组能效的耦合机理，以静态投资回收期为寻优目标函数，统筹计量保热调电技术方案投资和收益，符合工程现场实际，适用于热电联产机组实施热、电灵活供应改造方案论证，具有广阔的应用前景。

主权项：1.一种采暖热电联产机组保热调电能力提升方法，其特征在于，包括以下步骤：确定采暖热电联产机组当前热电调节特性及保热调电能力提升目标，具体方法如下：确定保热调电能力提升目标电出力： 其中，为热电联产机组的铭牌出力；为保热调电能力提升目标负荷率；根据热电联产机组承担的集中供热面积及采暖综合热指标，确定对外供热负荷，作为电出力调节能力提升的供热负荷保障目标，表达式为： 式中，为对外集中供热面积，万，由热力公司统计得出；为采暖综合热指标，，根据当地气候条件、居民建筑结构及保暖特性条件，由当地城建部门出具的文件查取获得；为外供热负荷，；根据现场运行数据，确定采用连通管抽汽供热技术的热电联产机组在目标电出力下实际最大供热负荷； 其中，、分别为中低压连通管抽汽至热网加热器的供热蒸汽流量、供热循环水流量，，通过现场测量得出； 、分别为供热抽汽至热网加热器的入口蒸汽焓、热网加热器的出口疏水焓值，，通过蒸汽及疏水的压力、温度测量值计算得出； 、分别为热网回水和供水温度； 为热网循环水定压比热容；中低压连通管抽汽供热技术方案，最大供热负荷随热电联产机组电出力呈线性关系，表达式为： 式中，为热电联产机组电出力，； 、分别为系数，根据不同电出力条件下现场试验测得最大供热负荷数据，拟合得出；实际运行中，热电联产机组电出力给定，供热负荷在之间调节；标煤消耗量是热电联产机组电出力和供热负荷的二元函数，由试验和理论计算相结合的手段得出，表达式为： 目标供热负荷和目标电出力下实际最大供热负荷的差值为： 获取保热调电能力提升方案及改造投资，具体方法如下：根据连通管抽汽供热方案，保热调电能力提升方案为：方案1：低压缸零出力供热技术；除少量冷却蒸汽进入低压缸外，引中压缸其余排汽进入热网加热器用于居民采暖供热；方案2：高低压旁路联合供热技术；引部分中压缸进汽减温减压后汇入连通管供热抽汽母管，为平衡汽轮机轴向推力，引部分高压缸进汽减温减压后汇入高压缸排汽母管，共同进入锅炉；方案3：高低压旁路联合供热耦合低压缸零出力供热技术；旁路低压缸做功蒸汽、旁路高压缸和中压缸部分做功蒸汽，用于对外采暖供热；方案4：储热技术；设置热水储罐，始终处于满水状态；非深度调峰时段机组电出力和供热能力高，引热网加热器出口的供热水至热水储罐；在深度调峰时段机组电出力和供热能力处于低值时，引热水储罐的热水汇入热网加热器，作为热电联产机组在深度调峰时段供热能力不足的补充；以热水储罐总存水量为表征函数进行容量设计，表达式为： 式中，为热水储罐流出的热水流量，；热水储罐的保温效率定义为输出热量占输入热量的比值，与热水储罐结构、保温材料及储-放时间间隔时长因素有关，取定值0.96； 为热水储罐以的流量速率的放热时长，与当地电网电源结构、实时供需关系、新能源电力发电负荷特性及消纳需求因素相关；方案5：电极热水锅炉技术；设置电极热水锅炉，引发电机出口、主变压器前的电能，在电极热水锅炉内加热供热循环水，作为中排抽汽供热的补充；供热回水以并联方式分别进入热网加热器和电极热水锅炉，出口混合后对外供出；电极热水锅炉以铭牌供热量为表征，表达式为： 式中，为自发电机出口、主变压器前的位置引电能至电极热水锅炉的电功率，；为传输电缆的电能输送效率，取定值0.99；为电极热水锅炉的电-热转换效率，取定值0.98；根据保热调电能力提升方案设计，列出改造范围及初投资，分别为、、、、；获取保热调电能力提升方案的电出力-供热负荷-标煤消耗关联特性，具体方法如下：方案1：低压缸零出力供热技术；热电联产机组以纯背压方式运行，电出力-供热负荷-标煤消耗关联特性表达式为: 方案2：高低压旁路联合供热技术；热电联产机组热、电双供应模式下标煤消耗除与电出力、总供热负荷有关外，还受主蒸汽至高压旁路蒸汽流量、热再蒸汽至低压旁路蒸汽流量的影响，电出力-供热负荷-标煤消耗关联特性表达式为： 式中，、、分别为热再蒸汽至低压旁路蒸汽焓值、中排抽汽至热网加热器蒸汽焓值、热网加热器疏水焓值，； 和分别为旁路供热负荷和中排供热负荷，；方案3：高低压旁路联合供热耦合低压缸零出力供热技术；热电联产机组热、电双供应模式下电出力-供热负荷-标煤消耗关联特性关系式为： 方案4：储热技术；在基准方案连通管抽汽技术上再加一套储热装置；电网深度调峰时热电联产机组总供热负荷等于热电联产机组电出力连通管抽汽供热负荷最大值加上储热装置放热负荷，标煤消耗量除机组自身耗煤外，还应计入热水储罐在供热负荷富裕阶段储入所消耗的标煤，表达式为： 式中，为热电联产机组高电负荷区间段的机组电出力，；为热电联产机组高电负荷区间段的机组对外供热负荷，；为热电联产机组在电出力时除对外供热负荷外，向热水储罐存入的供热负荷，；方案5：电极热水锅炉技术；在基准方案连通管抽汽技术上再加一套电极热水锅炉；电网深度调峰时热电联产机组总供热负荷等于该电出力连通管抽汽供热负荷最大值加上电极热水锅炉放热负荷，标煤消耗为热电联产机组在电出力、供热负荷的耗煤，表达式为： 构建采暖季热电联产机组采用各保热调电能力提升方案前、后的热电联供状态下的盈利模型，具体方法如下：热电联产机组所在地区采暖季最低气温和允许投供热的基准气温5℃，以2℃为间隔，划分出个温度区间段，根据行业规范分别计算各温度区间段的供热负荷；为第组温度区间段；各温度区间段，热电联产机组参与深度调峰的时长为，电出力负荷率为；对连通管抽汽供热负荷与的大小进行判定，若连通管抽汽供热技术方案的供热负荷大于，则不需切换至保热调电技术方案；若小于，需切换至保热调电技术方案；以连通管抽汽供热技术方案满足供热负荷的最低电负荷为基准，为连通管抽汽供热技术方案满足供热负荷的最低电负荷时的标煤消耗；构建连通管抽汽供热技术方案的盈利模型为： 根据式（8）、（9）、（10）、（11）、（12），计算保热调电方案1到5在供热负荷的电出力、、、、，及标煤消耗、、、、，构建保热调电方案1到4方案的盈利模型为： 保热调电方案5的盈利模型为： 式中，为各方案的机组盈利值，元； 为基准电出力，；为补偿电价，元；具体规定为：高于基准电出力的上网电量乘以作为成本；低于基准电出力的上网电量乘以作为收入； 为上网电价，元；为售热价格，元；以连通管抽汽供热技术为对比基准，构建采暖季热电联产机组采用各保热调电能力提升方案下的热电联供状态下的净收益模型，确定最优的方案，具体方法如下：以连通管抽汽供热技术为对比基准，保热调电能力提升方案1到5的净收益表达式为： 计算保热调电能力提升方案1到5的静态投资回收期，表达式为： 选取投资回收期最低的方案作为采暖热电联产机组保热调电能力提升方案的最优方案。

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