1 050 MW超超临界机组循环水泵运行方式及节能效益分析

夏金玲，宋吉虎，吴鲁东

(华电莱州发电有限公司，山东 莱州 261441)

1 050 MW超超临界机组循环水泵运行方式及节能效益分析

夏金玲，宋吉虎，吴鲁东

(华电莱州发电有限公司，山东 莱州 261441)

以循环水泵运行方式为研究对象，应用数据分析软件SPSS建立机组供电煤耗变化量和收益变化量的数学模型，分析第3台循环水泵启动前后机组供电煤耗变化并寻找机组收益变化的临界点，以确定循环水泵最佳运行方式，用于指导生产经营。

循环水系统；SPSS软件；供电煤耗；收益

0 引言

优化循环水系统的运行方式，一直是发电厂节能研究的重点。随着环境温度和机组负荷的升高，机组的真空度降低，导致机组热耗升高、效益降低，此时增开循环水泵能够提高机组真空度，但循环水泵电耗增加，势必降低机组的经济性。本文采用数据分析软件SPSS，以机组运行经济性为立足点，对机组运行数据进行分析挖掘，分别按机组能耗最低和收益最大建立不同边际条件下的能耗模型和收益模型，寻找循环水泵的最佳运行方式。

1 设备概况

华电莱州发电有限公司一期2×1 050 MW机组汽轮机组由东方汽轮机厂制造，为超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、凝汽式汽轮机，凝汽器为双壳体、双背压、单流程。循环水系统采用以海水为水源的直流冷却水系统，采用单元制，配置3台循环水泵。

2 数学模型的建立

机组配备了3台循环水泵，2台机组间无循环水联络管道。正常运行中2台循环水泵运行，1台备用，本文以第3台循环水泵启停为临界条件，分析第3台循环水泵启停前后的供电煤耗和收益变化[1]。

2.1 供电煤耗变化公式

建立供电煤耗变化公式

式中：下标1的参数为2台循环水泵运行时机组参数，下标2的参数为第3台循环水泵启动后的机组参数(下同)；b为供电煤耗；Δb为供电煤耗变化量；B为发电用标煤量；ΔB为发电用标煤变化量；W为供电量；ΔW为供电变化量。

2.2 收益变化公式

假定发电量W0不变，各收益指标计算公式如下

R1=G1Pg-W0B1Pc，

R2=G2Pg-W0B2Pc=

式中：R为收益；ΔR为收益变化量；W0为发电量；G为上网电量；ΔG为上网电量变化量；Pg为上网电价；Pc为标煤单价。

经推导简化后为ΔR=W0ΔBPc-ΔGPg。ΔR为负值表示3台循环水泵运行时的收益低于2台循环水泵运行时的收益。

2.3 建立背压的数学模型[2]

Δb以及ΔR公式中，供电煤耗和收益是因变量，供电变化量以及燃煤变化量是自变量，在发电量一定的前提下，循环水泵运行方式改变时，凝汽器背压变化直接影响煤耗，以下将重点针对供电变化量、背压变化量进行分析，测算机组的净收益或机组供电煤耗。

2.3.1 不同循环水泵运行方式的耗电量

3台循环水泵运行期间耗电156 279 kW·h，2台循环水泵运行期间耗电97 289 kW·h，差值为58 990 kW·h。循环水泵耗电量的增加量，即为供电量的减少量。

2.3.2 机组背压数学模型建立

抽取2015年4—6月机组第3台循环水泵启动前后的54组数据，得到不同循环水温度、不同机组负荷下的机组背压数据。

2.3.2.1 建立2台循环水泵运行方式下背压的数学模型

在2台循环水泵运行方式下，利用SPSS的相关性分析工具，分析机组平均负荷、循环水温度、背压之间的相关性，见表1。

表1 相关性分析数据

分析表1中的数据可以得出如下结论：背压与机组平均负荷、循环水温度的相关系数为0.289，0.836，正相关性。

利用SPSS分析工具中的回归分析，建立2台循环水泵运行方式下背压与机组负荷、循环水温度的数学模型。根据选择变量的种类不同，建立2种模型加以比较，选择最优模型。各模型统计校验结果见表2。

表2 各模型统计校验结果

注：模型a预测变量为循环水温度；模型b预测变量为机组平均负荷、循环水温度。

由表2可知，模型b的R、R方以及调整R方明显优于模型a，因此选用模型b建立数学模型。

为得到该模型的显著性水平，利用SPSS软件对模型b进行方差分析，结果见表3。

表3 b模型方差分析

该模型的显著性P值(即Sig.)为0，远低于显著水平0.05，因此判断该模型整体非常显著。模型b的线性回归系数及统计量见表4。

表4 b模型线性回归系数及统计量

由表4可见，回归方程各参数的系数非常显著。2台循环水泵运行时机组背压值的多元线性回归方程

p=-6.316+0.337t+0.006P，

式中：p为机组背压；t为循环水温度；P为机组负荷。

应用该数学模型得到2台循环水泵运行时背压值的最小标准残差为-2.069%，最大标准残差为2.804%，标准偏差为0.981%，见表5。

表5 残差统计量

2.3.2.2 建立3台循环水泵运行方式下背压的数学模型

建立第3台循环水泵启动前后背压变化值数学模型，模型的线性回归系数及统计量见表6。

表6 线性回归系数及统计量

由表6可以看出，回归方程各参数的系数非常显著。 根据表6中的系数，可以得到第3台循环水泵启动后机组背压变化值的多元线性回归方程

Δp=-1.257+0.001P+0.038t。

2.3.3 煤耗的数学模型建立

根据厂家提供的机组背压变化影响机组热耗曲线(如图1所示)，应用SPSS数据回归分析建立背压影响热耗变化率数学模型，模型汇总和参数估计值见表7，根据表7可以得到热耗变化率的多元线性回归方程式中：η为热耗变化率。

图1 机组背压变化对机组热耗的影响曲线

自变量为背压，因变量为热耗变化率。对热耗变化率进行求导，得到：dη/dp=-0.188+0.104p，由于设计发电煤耗为268 g/(kW·h)，根据热耗与煤耗的线性关系，背压每变化1 kPa，Δb=2.68×(-0.188+0.104p)。

3 模型的应用

3.1 第3台循环启动后供电煤耗变化情况

按照不同负荷、不同循环水进水温度启动第3台循环水泵，供电煤耗变化情况见表8。

如表8所示，在一定的机组负荷、循环水温度下，启动第3台循环水泵时，Δb为正值表示供电煤耗升高，负值表示供电煤耗降低。Δb由正值变为负值的工况，为供电煤耗变化的临界点，在临界点启动第3台循环水泵，能实现机组供电煤耗最优。

3.2 第3台循环水泵启动后收益变化情况

按照不同负荷、不同循环水进水温度启动第3台循环水泵，在上网电价恒定的情况下，抽取标煤单价最低值和最高值，分别分析机组收益的变化情况。抽取标煤单价最低值568元/t，收益分析结果见表9。抽取标煤单价最高值850元/t，收益分析结果见表10。

表7 煤耗数学模型汇总和参数估计值

表8 第3台循环水泵启动后供电煤耗变化情况 g/(kW·h)

表9 标煤单价最低时的收益分析 万元

表10 标煤单价最高时的收益分析 万元

表9、表10中：ΔR为正值，表示启动第3台循环水泵的收益高于2台循环水泵运行的收益；ΔR为负值，表示启动第3台循环水泵低于2台循环水泵运行的收益。因此，ΔR由负值变为正值的工况为收益变化的临界点，即为第3台循环水泵启动的经济运行点。按照经济运行点进行第3台循环水泵的启停，能实现机组收益的最大化。

4 结论

以供电煤耗为研究方向，受机组负荷和环境温度的影响，第3台循环水泵启动的临界点相对稳定。以机组收益为研究方向，受机组负荷、环境温度以及标煤单价的影响，机组整体收益变化的临界点因标煤单价的变化而出现较大的波动。实际运行中，可以根据供电煤耗最优或机组整体收益最优来选择循环水泵的最佳运行方式。

[1]楼可炜.600 MW机组循环水泵最佳运行方式的确定方法[J].浙江电力，2011(9)：47-50.

[2]吴广.SPSS统计分析与应用[M].北京：电子工业出版社，2013.

(本文责编：刘芳)

2015-11-20；

2017-01-17

TM 621

B

1674-1951(2017)02-0041-04

夏金玲(1975—)，女，山东济南人，工程师，从事电厂统计管理与分析等方面的工作(E-mail:517263860@qq.com)。

宋吉虎 (1974—)，男，山东聊城人，高级工程师，从事电厂生产管理与节能管理等方面的工作(E-mail:2663215720@qq.com)。

吴鲁东(1978—)，男，山东烟台人，工程师，从事电厂生产管理与节能管理等方面的工作(E-mail:945280832@qq.com)。