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摘要：随着国内供给侧改革纵深挺进，全面推动煤电机组灵活性改造。本文通过对在役火电供热机组提高供热能力和供热灵活性的改造技术介绍，提出企业在供热机组灵活性改造方面的建议。
关键词：电机;技术
前言
在当前推进能源革命的大背景下，热电联产将迎来新一轮发展机遇，智能化、清洁化、规范化将是其重要发展特征，在燃煤发电领域的地位会更加凸显。进一步创新热电联产技术，优化热电机组结构，探索清洁能源热电发展模式，打造智能、清洁、规范的热电联产升级版将成为热电行业未来的发展方向。
作为供采暖的热电联产，往往不能满足采暖面积不断增加所需的采暖热负荷，如何利用现有设备增加供热能力已成为人们探讨的话题。尤其在东北地区，火电机组中供热机组占比高，冬季供热期较长、热负荷水平高，供热机组开机容量大、最小发电出力高。扩大机组供热能力，对节能降耗、提高能源利用率有重大意義。
1提高供热机组供热能力的技术改造意义
1.1政策引领
按照最新政策，国家在《热电联产管理办法》（发改能源【2016】617号）中明确指出，鼓励热电机组配置蓄热、储能等措施实施深度调峰，并给予调峰补偿。随着我国电力体制改革的进一步深化，在热电厂增加电蓄热调峰设施，增加调峰能力，能够通过调峰辅助市场交易获得经济补偿，创新盈利模式。
八部委《关于推进电能替代的指导意见》指导思想：促进能源消费革命，落实能源发展战略行动计划及大气污染防治行动计划，以提高电能占终端能源消费比重、提高电煤占煤炭消费比重、提高可再生能源占电力消费比重、降低大气污染物排放为目标，根据不同电能替代方式的技术经济特点，因地制宜，分步实施，逐步扩大电能替代范围，形成清洁、安全、智能的新型能源消费方式。
1.2调峰需要
在我国推动能源革命、努力建设“清洁低碳、安全高效”现代能源体系的大背景下，近年来我国新能源得到了持续快速发展，同时，部分地区的弃风弃光问题日益严重，尤其是我国“三北”地区，由于燃煤热电比例高，调峰电源建设条件差，冬季供暖期调峰困难，弃风问题严重，电力系统的新能源消纳能力成为制约我国可再生能源发展的关键因素。因此，在发电侧建设大功率固体电蓄热调峰锅炉，利用发电机组电能转换成热能补充到热网，可以实现燃煤火电机组在不降低出力的情况下，实现对电网的深度调峰，对于提高电力系统可再生能源消纳能力有十分重要的意义。
2提高供热机组供热能力的技术改造措施
2.1双转子高背压供热技术
在常规凝汽式火力发电厂中，汽轮机排汽在凝汽器中被冷却水或空气冷却而凝结成水，热量被散发到大气中，产生的冷源损失为火力发电热力循环损失中最大的一项损失，约占总损失的50%，高背压循环水供热就是利用这部分损失来加热城市热网循环水，从而提高汽轮机组经济性或提高机组供热能力。
针对350MW超临界抽凝机组在非采暖期纯凝长末级叶片运行，在采暖期更换短末级叶片的低压缸转子用来高背压供热是切实可行的，既能保证350MW超临界机组纯凝工况的良好效益，又能在采暖期减少冷源损失的排放，扩大电厂的供热能力，提高电厂的经济效益，因此该改造技术符合国家节能减排的政策，值得大力提倡采用。
2.2光轴供热技术
将现有汽轮机改成背压式供热机组，低压缸不进汽，主蒸汽由高压主汽门、高压调节汽门进入高中压缸做功。中压排汽（低加回热抽汽切除）全部进入热网加热器供热。低压转子拆除，更换成一根光轴，连接高中压转子与发电机，起到传递扭矩的作用。在采暖期机组采用光轴方案运行，即背压机运行，在非采暖期机组按业主要求需切换回冷凝模式运。此改造技术可以回收原由低压缸进入凝汽器排汽热量，改造后没有低压转子，蒸汽没有焓降，可以使尽可能多的热网用于供热。该技术具有热耗低、供热效率高、无冷源损失、热力系统简单、节水、节电等特点，符合国家节能减排的政策。
2.3 低压缸零出力供热技术
提高供热机组灵活性的低压缸零出力技术，又称“切除低压缸进汽供热技术”、“切缸供热技术”等。机组低压缸零出力运行改造是打破机组低压缸最小冷却流量的限制，在低压缸高真空运行条件下，采用可完全密封的液动蝶阀切除低压缸原进汽管道进汽，通过新增旁路管道引入少量冷却蒸汽，用于带走低压缸零出力改造后低压转子转动产生的鼓风热量。与改造前相比，提升供热机组灵活性的低压缸零出力改造技术解除了低压缸最小蒸汽流量的制约，在供热量不变的情况下，可显著降低机组发电功率，实现深度调峰。
低压缸零出力供热技术将原有必须进入低压缸的冷却蒸汽大幅减少，从而在相同发电负荷下显著增加采暖抽汽流量。近两年，这一技术逐渐在国内热电联产机组中推广应用，取得了较好的效果，随着改造及运行经验的逐步积累，低压缸零出力改造技术也将日臻成熟。
2.4蓄热调峰
在预设的电网低谷时间段或风力发电的弃风电时段，自动控制系统接通高压开关，高压电网为高压电发热体供电，高压电发热体将电能转换为热能同时被高温蓄能体不断吸收，当高温蓄热体的温度达到设定的上限温度或电网低谷时段结束或风力发电弃风电时段结束时，自动控制系统切断高压开关，高压电网停止供电，高压电发热体停止工作。高温蓄热体通过热输出控制器与高温热交换器连接，高温热交换器将高温蓄热体储存的高温热能转换为热水、热风或蒸汽输出。
2.5增加背压机
目前有些电厂对纯凝机组充分利用抽汽的压差能，将部分五段采暖抽汽抽出，进入超低压汽轮机做功后再排入热网加热器，利用超低压汽轮机所做的功进行发电。增设小汽轮机，充分利用这部分压降，既可充分利用高品质的蒸汽焓降发电，又不影响热网加热器的性能，达到节能环保的双重作用。同时，还可节约大量的电能，降低厂用电率，提高机组运行的经济性指标和对标能力。目前有些电厂采用该技术，合理梯级利用供热蒸汽，充分挖掘供热蒸汽节能潜力，提高供热蒸汽能量综合利用效率，最大限度降低机组供电煤耗率，改造效果显著。
2.6热泵技术
采用热泵系统可在不改造汽轮机组的前提下提高机组供热能力，减少冷源损失，达到节能减排的效果。
火电厂在生产过程中会产生大量的废热，也即我们所说的冷源损失。吸收式热泵以溴化锂溶液作为工质，对环境没有污染，不破坏大气臭氧层，而且具有高效节能的特点。采用溴化锂吸收式热泵回收利用工艺产生的废热，可达到节能、减排、降耗的目的。可用于集中供热的热泵分为循环水热泵和乏汽热泵，循环水热泵用于湿冷机组，从机组冷却循环水提取热量;乏汽热泵用于空冷机组，直接从机组排汽中提取热量。
结论
随着对供热量需求的急速上升，集中供热优势凸现，对热电联产项目供热能力的要求有明显提升。提高供热机组供热能力技改的方法很多，但每种技术针对问题不尽相同，在方案选择时应结合工程项目特点，结合电负荷、热负荷、改造成本、运行成本等因素，选取可靠的技改方案，充分利用周边的供热市场，通过持续的供热系统改造，提高供热机组供热能力，提高热电联产企业的经济性。
参考文献：
（1）刘刚，火电机组灵活性改造技术路线研究。电站系统工程。2018，34（1）
（2）刘启军，低压缸“零出力”技术在抽凝供热机组上的应用。吉林电力2019，47（5）
（3）朱卫军等，固体蓄热技术及应用。中国资源综合利用，2018，36（9）
（4）李国庆等，机组供热技术路线及其影响分析，山西电力，2020.05.
关键词：电机;技术
前言
在当前推进能源革命的大背景下，热电联产将迎来新一轮发展机遇，智能化、清洁化、规范化将是其重要发展特征，在燃煤发电领域的地位会更加凸显。进一步创新热电联产技术，优化热电机组结构，探索清洁能源热电发展模式，打造智能、清洁、规范的热电联产升级版将成为热电行业未来的发展方向。
作为供采暖的热电联产，往往不能满足采暖面积不断增加所需的采暖热负荷，如何利用现有设备增加供热能力已成为人们探讨的话题。尤其在东北地区，火电机组中供热机组占比高，冬季供热期较长、热负荷水平高，供热机组开机容量大、最小发电出力高。扩大机组供热能力，对节能降耗、提高能源利用率有重大意義。
1提高供热机组供热能力的技术改造意义
1.1政策引领
按照最新政策，国家在《热电联产管理办法》（发改能源【2016】617号）中明确指出，鼓励热电机组配置蓄热、储能等措施实施深度调峰，并给予调峰补偿。随着我国电力体制改革的进一步深化，在热电厂增加电蓄热调峰设施，增加调峰能力，能够通过调峰辅助市场交易获得经济补偿，创新盈利模式。
八部委《关于推进电能替代的指导意见》指导思想：促进能源消费革命，落实能源发展战略行动计划及大气污染防治行动计划，以提高电能占终端能源消费比重、提高电煤占煤炭消费比重、提高可再生能源占电力消费比重、降低大气污染物排放为目标，根据不同电能替代方式的技术经济特点，因地制宜，分步实施，逐步扩大电能替代范围，形成清洁、安全、智能的新型能源消费方式。
1.2调峰需要
在我国推动能源革命、努力建设“清洁低碳、安全高效”现代能源体系的大背景下，近年来我国新能源得到了持续快速发展，同时，部分地区的弃风弃光问题日益严重，尤其是我国“三北”地区，由于燃煤热电比例高，调峰电源建设条件差，冬季供暖期调峰困难，弃风问题严重，电力系统的新能源消纳能力成为制约我国可再生能源发展的关键因素。因此，在发电侧建设大功率固体电蓄热调峰锅炉，利用发电机组电能转换成热能补充到热网，可以实现燃煤火电机组在不降低出力的情况下，实现对电网的深度调峰，对于提高电力系统可再生能源消纳能力有十分重要的意义。
2提高供热机组供热能力的技术改造措施
2.1双转子高背压供热技术
在常规凝汽式火力发电厂中，汽轮机排汽在凝汽器中被冷却水或空气冷却而凝结成水，热量被散发到大气中，产生的冷源损失为火力发电热力循环损失中最大的一项损失，约占总损失的50%，高背压循环水供热就是利用这部分损失来加热城市热网循环水，从而提高汽轮机组经济性或提高机组供热能力。
针对350MW超临界抽凝机组在非采暖期纯凝长末级叶片运行，在采暖期更换短末级叶片的低压缸转子用来高背压供热是切实可行的，既能保证350MW超临界机组纯凝工况的良好效益，又能在采暖期减少冷源损失的排放，扩大电厂的供热能力，提高电厂的经济效益，因此该改造技术符合国家节能减排的政策，值得大力提倡采用。
2.2光轴供热技术
将现有汽轮机改成背压式供热机组，低压缸不进汽，主蒸汽由高压主汽门、高压调节汽门进入高中压缸做功。中压排汽（低加回热抽汽切除）全部进入热网加热器供热。低压转子拆除，更换成一根光轴，连接高中压转子与发电机，起到传递扭矩的作用。在采暖期机组采用光轴方案运行，即背压机运行，在非采暖期机组按业主要求需切换回冷凝模式运。此改造技术可以回收原由低压缸进入凝汽器排汽热量，改造后没有低压转子，蒸汽没有焓降，可以使尽可能多的热网用于供热。该技术具有热耗低、供热效率高、无冷源损失、热力系统简单、节水、节电等特点，符合国家节能减排的政策。
2.3 低压缸零出力供热技术
提高供热机组灵活性的低压缸零出力技术，又称“切除低压缸进汽供热技术”、“切缸供热技术”等。机组低压缸零出力运行改造是打破机组低压缸最小冷却流量的限制，在低压缸高真空运行条件下，采用可完全密封的液动蝶阀切除低压缸原进汽管道进汽，通过新增旁路管道引入少量冷却蒸汽，用于带走低压缸零出力改造后低压转子转动产生的鼓风热量。与改造前相比，提升供热机组灵活性的低压缸零出力改造技术解除了低压缸最小蒸汽流量的制约，在供热量不变的情况下，可显著降低机组发电功率，实现深度调峰。
低压缸零出力供热技术将原有必须进入低压缸的冷却蒸汽大幅减少，从而在相同发电负荷下显著增加采暖抽汽流量。近两年，这一技术逐渐在国内热电联产机组中推广应用，取得了较好的效果，随着改造及运行经验的逐步积累，低压缸零出力改造技术也将日臻成熟。
2.4蓄热调峰
在预设的电网低谷时间段或风力发电的弃风电时段，自动控制系统接通高压开关，高压电网为高压电发热体供电，高压电发热体将电能转换为热能同时被高温蓄能体不断吸收，当高温蓄热体的温度达到设定的上限温度或电网低谷时段结束或风力发电弃风电时段结束时，自动控制系统切断高压开关，高压电网停止供电，高压电发热体停止工作。高温蓄热体通过热输出控制器与高温热交换器连接，高温热交换器将高温蓄热体储存的高温热能转换为热水、热风或蒸汽输出。
2.5增加背压机
目前有些电厂对纯凝机组充分利用抽汽的压差能，将部分五段采暖抽汽抽出，进入超低压汽轮机做功后再排入热网加热器，利用超低压汽轮机所做的功进行发电。增设小汽轮机，充分利用这部分压降，既可充分利用高品质的蒸汽焓降发电，又不影响热网加热器的性能，达到节能环保的双重作用。同时，还可节约大量的电能，降低厂用电率，提高机组运行的经济性指标和对标能力。目前有些电厂采用该技术，合理梯级利用供热蒸汽，充分挖掘供热蒸汽节能潜力，提高供热蒸汽能量综合利用效率，最大限度降低机组供电煤耗率，改造效果显著。
2.6热泵技术
采用热泵系统可在不改造汽轮机组的前提下提高机组供热能力，减少冷源损失，达到节能减排的效果。
火电厂在生产过程中会产生大量的废热，也即我们所说的冷源损失。吸收式热泵以溴化锂溶液作为工质，对环境没有污染，不破坏大气臭氧层，而且具有高效节能的特点。采用溴化锂吸收式热泵回收利用工艺产生的废热，可达到节能、减排、降耗的目的。可用于集中供热的热泵分为循环水热泵和乏汽热泵，循环水热泵用于湿冷机组，从机组冷却循环水提取热量;乏汽热泵用于空冷机组，直接从机组排汽中提取热量。
结论
随着对供热量需求的急速上升，集中供热优势凸现，对热电联产项目供热能力的要求有明显提升。提高供热机组供热能力技改的方法很多，但每种技术针对问题不尽相同，在方案选择时应结合工程项目特点，结合电负荷、热负荷、改造成本、运行成本等因素，选取可靠的技改方案，充分利用周边的供热市场，通过持续的供热系统改造，提高供热机组供热能力，提高热电联产企业的经济性。
参考文献：
（1）刘刚，火电机组灵活性改造技术路线研究。电站系统工程。2018，34（1）
（2）刘启军，低压缸“零出力”技术在抽凝供热机组上的应用。吉林电力2019，47（5）
（3）朱卫军等，固体蓄热技术及应用。中国资源综合利用，2018，36（9）
（4）李国庆等，机组供热技术路线及其影响分析，山西电力，2020.05.