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摘 要：由于供热机组能够同时承担电力与热力这两种形式的负荷，因此，其现已经被广泛的运用到各种应大面积集中供热问题的解决当中去。随着供热机组在我国北方地区电网中所占比例的日益增加，特别是近几年来，风电行业的迅猛发展，电网负荷面临着供大于求的局面。下面，本文就针对于供热机组负荷的优化调度方法进行简单的分析与研究，以供日后参考。
关键词：供热；机组负荷；优化；调度
一、供热机组以热定电在线监测系统
从结构组成的角度来看，供热机组以热定电在线监测系统主要包括以下3个部分的内容，即：第一，电网主站建设。目的是建立所有供热机组实时数据库和历史数据库。第二，电厂子站建设。采集以热定电监测所需要的数据，其数据源于现场的DCS系统以及额外增加的监控测点，包含①热网系统中供回水压力、温度和流量；②机组系统中的发电负荷、主蒸汽压力、温度和流量；③再热蒸汽压力和温度；④汽轮机排汽压力；⑤工业抽汽压力、温度和流量；⑥采暖抽汽压力、温度和流量；⑦环境温度等，并通过子站将这些参数传送至电网调度部门的监控中心。第三，调度系统建设。根据监控的参数，对各电厂、各机组的数据汇总分析，计算全厂的供热量、机组的工业供热量、采暖供热量、供电负荷、机组的热电比、机组效率等指标。通过对各参数进行分析，结合机组的运行状态和运行方式，制定供热机组负荷优化调度的方法。
二、供热机组最大与最小负荷的调度方法
（一）以热定电计算方法
从本质上来说，我们在进行以热定电的计算时，所需要遵循的理论基础主要是根据各机组的THA工况、TM-CR工况和供热工况的热力特性，采用弗留格尔公式对汽轮机变工况运行时的参数进行计算。当供热参数变化时，对机组回热系统的抽汽量进行重新分配，在保证汽轮机低压通流部分最小冷却蒸汽流量时，计算出机组在不同供热工况下最大和最小发电负荷区间以及基于TMCR工况主蒸汽参数时的最大发电负荷，形成以热定电数学模型。根据监控的主蒸汽参数、再热蒸汽参数和汽轮机排汽参数以及性能试验得出的机组实际效率，对数学模型进行修正，使数学模型与机组运行的实际状况相符。
（二）负荷调度方法
（1）增加负荷
首先，就针对于机组增加负荷而言，我们主要制定了2套基本方案：一套是以汽轮机热耗率验收工况（THA）进汽量为基础的负荷；另外一套是以汽轮机最大连续出力（TMCR）进汽量为基础的负荷。当电网平谷调峰时，往往以汽轮机铭牌功率为基准，即以汽轮机热耗验收功率工况为基准再考虑供热抽汽时的发电负荷，实时负荷应在THA最大负荷和最小负荷之间；当需要机组顶尖峰负荷时，允许汽轮机以最大连续出力工况对应的进汽流量条件下再考虑供热需求时的发电负荷，这时从设计能力来讲，机组是安全的，但由于机组设备缺陷或煤质等问题影响负荷增减不在此系统考虑范围之内。换言之，机组在需要调峰的以热定电在线检测系统模型时候，以TMCR工况下计算得出的可增负荷（计算最大负荷与机组当前负荷之差）实施调度，但在常规运行状态时，以THA工况下计算得出的可增负荷实施调度。当在线负荷增加时，通常机组采暖抽汽量也相应增加。若采暖抽汽流量接近在线负荷下所对应的设计采暖抽汽量时，由于增加负荷影响供热，主蒸汽流量未达到设计值，可要求电厂增加锅炉负荷以达到主蒸汽流量的设计值。
（2）减少负荷
就针对于电网的运行而言，当其需要对风电等各类清洁能源进行最大限度地接纳时，可对供热机组全部按照计算的最小发电负荷进行调度，调度幅度为可减负荷（机组当前负荷与计算最小负荷之差）。此方法是基于实际的低压缸通流量，结合状态参数、机组效率、厂用蒸汽等因素后计算得到的最小发电负荷。常规情况下，应依据计算结果进行调度，但在非常规情况时，例如春节期间，机组负荷的减少量在原则上可以适当降低，但存在一定风险。当在线负荷降低时，通常机组采暖抽汽量也相应降低。当在线负荷未低于最小负荷时，电厂仍提出由于降低负荷影响供热，可查看当前采暖抽汽量是否低于在线负荷下所对应的设计采暖抽汽量，若不低于设计采暖抽汽量，可通过改变蝶阀开度或热网加热器进汽门开度来自行调整采暖抽汽流量。
三、供热机组调度的实施过程
（一）关于供热能力
机组供热参数（包括供回水温度等）的调整是自然调节过程，系统已经计算出机组当前的供热量和最小发电负荷，可根据计算出的可减负荷逐步降低机组负荷。在减负荷过程中，如果电厂提出供水温度或回水温度不足的问题，首先要通过减小抽汽蝶阀开度或增加热网加热器进汽门的开度来提高供热量，这样供回水温度就会相应提高，同时系统会根据供热量的变化及时计算出变化后的可减负荷，再根据可减负荷调整机组出力。当计算出的可减负荷为零时，如果需要增加供热，原则上就应该增加负荷。
（二）关于供回水温度的限额
就针对于供回水温度的限额问题而言，其最主要的还是依据实际的供暖面积、居民住宅比例、供热半径、气象环境变化、室内温度达标要求、热力公司调节方式等诸多因素相关。通常电厂与供热公司是合同关系，合同中明确了供回水温度的标准，但该供回水温度是一个基本要求，由于环境温度的变化，供回水温度也会随之发生变化。当不满足要求时，系统会提示报警。
（三）关于优化调度方式的选择
一般情况下，电网的调度部门可以依据电网的实时需要，来进行调度方式的选择，其中包括：第一，当电网需要最大限度地接纳风电等清洁能源时，可对供热机组全部按照计算的最小发电负荷进行调度。第二，当电网需要快速增加或减少负荷时，按照机组爬坡速率和降谷速率对所有供热机组的排序结果进行调度，以实现最少的调整次数或最短的调整时间。第三，当电网需要进入节能调度模式时，在保证供热、供电安全的前提下，按照热电负荷优化分配的方案决定机组的开机方式和发电负荷。总体来说，以保证电网安全和供热安全为优先条件，在可能的情况下，兼顾电厂节能。
（四）供热机组的电力与电量预测
在线监测系统中根据气象部门发布的天气预报，获取了下月各电厂所在地的天气状况。调用供热机组的供热量历史数据，进行气象温度与供热负荷相似度检验，当相似度大于0.6时，可根据天气预报进行供热量预测。根据相关研究，热负荷的90%可认为是受室外温度的影响，自然风影响热负荷约为1%～5%，太阳辐射影响热负荷约为1%～5%。因此，除了环境温度外，结合自然风和太阳辐射对热负荷预测进行调整和修正。
五、结语
总而言之，通过供热机组负荷的优化调度，不仅能够对机组供电和供热进行充分的监督，同时也能为供热机组的调度决策提供更加优质的技术支撑，为各项清洁能源的发展提供了广阔的空间，为政府和电网企业科学、合理地制定用电计划提供了技术支撑，促进了电力资源优化合理配置，推动“以热定电”调度模式向安全、优质调度方向发展。满足电网安全、优质、经济、清洁、高效运行的需求。同时也是贯彻节约能源法、可再生能源法及节能发电调度等政策得具体体现。
参考文献：
[1]张强. 综合经济目标下电厂机组负荷优化调度方法研究[D].上海交通大学，2010.
[2]陈亮. 节能发电调度全过程优化模型与关键技术研究[D].华南理工大学，2012.
[3]樊雪. 环境温度及供热参数对热电机组负荷分配的影响分析[D].华北电力大学，2014.
关键词：供热；机组负荷；优化；调度
一、供热机组以热定电在线监测系统
从结构组成的角度来看，供热机组以热定电在线监测系统主要包括以下3个部分的内容，即：第一，电网主站建设。目的是建立所有供热机组实时数据库和历史数据库。第二，电厂子站建设。采集以热定电监测所需要的数据，其数据源于现场的DCS系统以及额外增加的监控测点，包含①热网系统中供回水压力、温度和流量；②机组系统中的发电负荷、主蒸汽压力、温度和流量；③再热蒸汽压力和温度；④汽轮机排汽压力；⑤工业抽汽压力、温度和流量；⑥采暖抽汽压力、温度和流量；⑦环境温度等，并通过子站将这些参数传送至电网调度部门的监控中心。第三，调度系统建设。根据监控的参数，对各电厂、各机组的数据汇总分析，计算全厂的供热量、机组的工业供热量、采暖供热量、供电负荷、机组的热电比、机组效率等指标。通过对各参数进行分析，结合机组的运行状态和运行方式，制定供热机组负荷优化调度的方法。
二、供热机组最大与最小负荷的调度方法
（一）以热定电计算方法
从本质上来说，我们在进行以热定电的计算时，所需要遵循的理论基础主要是根据各机组的THA工况、TM-CR工况和供热工况的热力特性，采用弗留格尔公式对汽轮机变工况运行时的参数进行计算。当供热参数变化时，对机组回热系统的抽汽量进行重新分配，在保证汽轮机低压通流部分最小冷却蒸汽流量时，计算出机组在不同供热工况下最大和最小发电负荷区间以及基于TMCR工况主蒸汽参数时的最大发电负荷，形成以热定电数学模型。根据监控的主蒸汽参数、再热蒸汽参数和汽轮机排汽参数以及性能试验得出的机组实际效率，对数学模型进行修正，使数学模型与机组运行的实际状况相符。
（二）负荷调度方法
（1）增加负荷
首先，就针对于机组增加负荷而言，我们主要制定了2套基本方案：一套是以汽轮机热耗率验收工况（THA）进汽量为基础的负荷；另外一套是以汽轮机最大连续出力（TMCR）进汽量为基础的负荷。当电网平谷调峰时，往往以汽轮机铭牌功率为基准，即以汽轮机热耗验收功率工况为基准再考虑供热抽汽时的发电负荷，实时负荷应在THA最大负荷和最小负荷之间；当需要机组顶尖峰负荷时，允许汽轮机以最大连续出力工况对应的进汽流量条件下再考虑供热需求时的发电负荷，这时从设计能力来讲，机组是安全的，但由于机组设备缺陷或煤质等问题影响负荷增减不在此系统考虑范围之内。换言之，机组在需要调峰的以热定电在线检测系统模型时候，以TMCR工况下计算得出的可增负荷（计算最大负荷与机组当前负荷之差）实施调度，但在常规运行状态时，以THA工况下计算得出的可增负荷实施调度。当在线负荷增加时，通常机组采暖抽汽量也相应增加。若采暖抽汽流量接近在线负荷下所对应的设计采暖抽汽量时，由于增加负荷影响供热，主蒸汽流量未达到设计值，可要求电厂增加锅炉负荷以达到主蒸汽流量的设计值。
（2）减少负荷
就针对于电网的运行而言，当其需要对风电等各类清洁能源进行最大限度地接纳时，可对供热机组全部按照计算的最小发电负荷进行调度，调度幅度为可减负荷（机组当前负荷与计算最小负荷之差）。此方法是基于实际的低压缸通流量，结合状态参数、机组效率、厂用蒸汽等因素后计算得到的最小发电负荷。常规情况下，应依据计算结果进行调度，但在非常规情况时，例如春节期间，机组负荷的减少量在原则上可以适当降低，但存在一定风险。当在线负荷降低时，通常机组采暖抽汽量也相应降低。当在线负荷未低于最小负荷时，电厂仍提出由于降低负荷影响供热，可查看当前采暖抽汽量是否低于在线负荷下所对应的设计采暖抽汽量，若不低于设计采暖抽汽量，可通过改变蝶阀开度或热网加热器进汽门开度来自行调整采暖抽汽流量。
三、供热机组调度的实施过程
（一）关于供热能力
机组供热参数（包括供回水温度等）的调整是自然调节过程，系统已经计算出机组当前的供热量和最小发电负荷，可根据计算出的可减负荷逐步降低机组负荷。在减负荷过程中，如果电厂提出供水温度或回水温度不足的问题，首先要通过减小抽汽蝶阀开度或增加热网加热器进汽门的开度来提高供热量，这样供回水温度就会相应提高，同时系统会根据供热量的变化及时计算出变化后的可减负荷，再根据可减负荷调整机组出力。当计算出的可减负荷为零时，如果需要增加供热，原则上就应该增加负荷。
（二）关于供回水温度的限额
就针对于供回水温度的限额问题而言，其最主要的还是依据实际的供暖面积、居民住宅比例、供热半径、气象环境变化、室内温度达标要求、热力公司调节方式等诸多因素相关。通常电厂与供热公司是合同关系，合同中明确了供回水温度的标准，但该供回水温度是一个基本要求，由于环境温度的变化，供回水温度也会随之发生变化。当不满足要求时，系统会提示报警。
（三）关于优化调度方式的选择
一般情况下，电网的调度部门可以依据电网的实时需要，来进行调度方式的选择，其中包括：第一，当电网需要最大限度地接纳风电等清洁能源时，可对供热机组全部按照计算的最小发电负荷进行调度。第二，当电网需要快速增加或减少负荷时，按照机组爬坡速率和降谷速率对所有供热机组的排序结果进行调度，以实现最少的调整次数或最短的调整时间。第三，当电网需要进入节能调度模式时，在保证供热、供电安全的前提下，按照热电负荷优化分配的方案决定机组的开机方式和发电负荷。总体来说，以保证电网安全和供热安全为优先条件，在可能的情况下，兼顾电厂节能。
（四）供热机组的电力与电量预测
在线监测系统中根据气象部门发布的天气预报，获取了下月各电厂所在地的天气状况。调用供热机组的供热量历史数据，进行气象温度与供热负荷相似度检验，当相似度大于0.6时，可根据天气预报进行供热量预测。根据相关研究，热负荷的90%可认为是受室外温度的影响，自然风影响热负荷约为1%～5%，太阳辐射影响热负荷约为1%～5%。因此，除了环境温度外，结合自然风和太阳辐射对热负荷预测进行调整和修正。
五、结语
总而言之，通过供热机组负荷的优化调度，不仅能够对机组供电和供热进行充分的监督，同时也能为供热机组的调度决策提供更加优质的技术支撑，为各项清洁能源的发展提供了广阔的空间，为政府和电网企业科学、合理地制定用电计划提供了技术支撑，促进了电力资源优化合理配置，推动“以热定电”调度模式向安全、优质调度方向发展。满足电网安全、优质、经济、清洁、高效运行的需求。同时也是贯彻节约能源法、可再生能源法及节能发电调度等政策得具体体现。
参考文献：
[1]张强. 综合经济目标下电厂机组负荷优化调度方法研究[D].上海交通大学，2010.
[2]陈亮. 节能发电调度全过程优化模型与关键技术研究[D].华南理工大学，2012.
[3]樊雪. 环境温度及供热参数对热电机组负荷分配的影响分析[D].华北电力大学，2014.