基于热泵的供热机组深度调峰试验研究
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摘 要 针对已经过吸收式热泵改造的350MW超临界供热抽气机组进行供热深度调峰试验，并分析其实验数据。采用对比试验的方法，针对机组在供热期内不同供热量（采暖抽汽流量）对应的发电负荷，对机组供热期的供热数据进行统计分析。找出供热负荷和发电负荷之间的关系，得出机组在不同供热负荷下的发电负荷，从而给出基于热泵的供热负荷-发电负荷变化曲线，测定热泵改造对机组供热调峰范围的影响，为机组运行方式优化和深度调峰能力评估提供了数据支持和依据。
关键词 供热抽汽机组；吸收式热泵；供热；深度调峰
前言
近年来，燃煤机组作为电网调峰的主力军，普遍面临深度调峰问题，且调峰幅度逐年增大，调峰任务也愈来愈重。而热电厂在承担调峰重担的同时，还需保证供热质量。因此，进行溴化锂吸收式热泵机组改造，愈来愈受到热电厂的重视。为了准确掌握经过吸收式热泵改造后机组深度调峰的能力，确保调峰安全稳定、供热品质合格的现状，对经过热泵改造后的某350 MW超临界供热抽气机组的深度调峰运行能力进行了试验。
1 系统简介
某公司2×350MW机组为供热抽汽机组，经过对2号机组凝汽器及相关循环冷却水系统进行改造，以0.4MPa、245℃供热抽汽作为驱动热源，溴化锂吸收式热泵机组为主体，回收凝汽器高温侧循环水余热，加热城市热网回水，以此来达到节能减排的目的。
2 试验测试及结果分析
2.1 试验目的及依据
本次试验主要目的为基于吸收式热泵运行，测定改造机组在不同供热量（采暖抽汽流量）工况下最高限和最低限电负荷，给出基于热泵的供热负荷-发电负荷变化曲线；同时与未改造机组的供热调峰范围进行对比，验证热泵对机组深度调峰的积极效果。
试验依据为：
（1）该公司C350-24.2/0.4/566/566型350MW超临界中间再热抽汽凝汽式汽轮机热力性能数据及其供热工况图。
（2）水和水蒸气性质表：水和蒸汽性质国际协会1997年公布的IAPWS-IF97方程。
2.2 试验内容及结果
本次试验以试验采暖供热流量为基准，维持额定的采暖抽汽参数，通过改变锅炉的蒸发量来改变机组负荷。其边界条件为[1]：
（1）主蒸汽、再热蒸汽参数为额定值，蒸汽品质满足规定的要求，机组单元制运行；
（2）全部回热系统正常运行；
（3）保证采暖抽汽参数要求，额定采暖抽汽压力为0.400MPa.a，中压缸排汽温度不大于388.00℃；
（4）保证低压缸最小进汽流量121.8t/h，暨CV阀最小开度为0%，且低压缸进汽压力不低于0.100MPa.a，低压缸排汽温度不大于79.00℃；
（5）汽轮机额定进汽量为1100.0t/h。
試验分为6个试验工况，其中上限负荷试验工况3个，下限负荷试验工况2个，最大采暖抽汽试验工况1个，通过计算试验数据得到每个试验工况下机组主要供热参数和发电负荷，具体工况及试验结果如表1所示：
2.3 试验结果分析
由表1可得到不同供热量下机组发电负荷可调峰范围曲线，同时将试验所得数据与2016年机组供热调峰能力测试试验结果对比，得到不同供热量下机组发电负荷可调峰范围曲线图1所示：
试验结果显示，经过热泵改造后的机组，调峰范围较改造前有明显的增大，低负荷工况下更为明显，具体分析如下[2]：
（1）热泵投运后供热负荷上限明显提升，#1机组（无热泵运行）2016年最大供热量约为1150GJ/h，#2机组（基于热泵运行）2019年最大供热量为1435GJ/h（见图2），与2016年相比，机组供热负荷上限提升了24.78%，增加供热量285 GJ/h，增加供热面积约131.9万平方米（以建筑物供暖面积热指标每平方米供热60W计算）。
（2016年与2019年对比）
（2）热泵投运后，机组相同供热量的调峰负荷下限明显降低，在750GJ/h-1150GJ/h供热区间调峰负荷下限降低量在42MW-68MW之间。
（3）热泵投运后，机组供热期内最低电负荷由212MW（额定负荷的60%）下降至147MW（额定负荷的42%），可为电网提供深度调峰服务。
3 结束语
由试验结果我们可以看到，在热泵技术趋于成熟，投资成本逐渐降低的今天，供热机组吸收式热泵改造既可以达到延展供热面积的目的，又可以在一定程度上缓解机组深度调峰压力。同时，通过进一步增加热泵数量，提升热泵装机容量的方式，将有助于增加机组在相同发电负荷下的供热量，并将有效提升机组在相同供热量下的电负荷调峰范围。
参考文献
[1] 周崇波，俞聪，郭栋，等.大型吸收式热泵应用于火电厂回收余热供热的试验研究[J].现代电力，2013，30（2）：37-40.
[2] 张利，张宇，周连升，等.吸收式热泵回收热电厂循环水余热节能效益分析研究[J].热电技术，2016，132（4）：6-7.
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