两台700MW电站的建模及其性能比较

丁敬芝



两台700MW电站的建模及其性能比较

丁敬芝

（武汉纺织大学 环境工程学院，湖北 武汉 430073）

分析现代化的电站办公软件EBSILON的主要功能，并用该软件对两台700MW的电站，一台中国的供电电站和一台德国的电热联供电站，建立了模型。建立模型的过程主要就是根据实际运行数据确立各设备的性能曲线的过程。模型可以用来计算预测电站系统运行参数变化时，电站的技术经济指标的变化，从而达到指导电站优化运行的目的。文章还对两台电站的结构和经济指标进行了对比。

电站；建模；700MW；性能

我国自改革开放以来，经济发展迅猛, 各行各业对电能的需求日益增长，国家的电力建设也随着快速发展。以占主导地位的火电为例，2000年全国火电装机2.37亿千瓦[1]，而在2011年年底，仅燃煤电站总装机容量就已达到7.07亿千瓦[2]。燃煤电站消耗大量的煤资源又带来大量的排放，造成严重的环境污染。因此，实现电站的优化运行，最有效地实现燃料的利用非常重要。

用现场测试和积累运行经验的方法可以找到电站机组运行的节能优化措施[3-7]，但这种方法耗时较长。现在越来越多地通过仿真软件的计算来预测最佳运行方式及参数。而首先要做的是建立电站的数字模型。

德国软件EBSILON Professional（以下简称为EBSILON）就是供电站行业使用的现代化专业办公软件。技术人员能够利用它规划电站系统，以达到最佳设计，也可以利用它来对已经存在的电站进行性能评估或者指导电站系统实现最佳运行。本论文的目标是为中国、德国各一台700MW燃煤电站的水-水蒸气循环系统建立模型，并比较它们的参数和性能指标。以下分别简称两台电站为“中电”和“德电”。

1 软件EBSILON的概况

EBSILON Professional简称为EBSILON。它能模拟电站的单个设备部件（包括管道），并将各部件用逻辑线连接起来，构成一个电站整体系统，就像真实的电站设备安装好，通过管道、导线等连接起来可以运行一样。

水-水蒸汽在电站设备中流动，通过参数的变化实现能量转换；完成一个循环，实现热-功转换。因此EBSILON要对每个设备部件计算质量守恒、能量守恒以及入、出口参数。设备模型之间的逻辑线用来传递数据，线上也可显示这些数据。

图1 性能曲线的两种表达形式

图2 汽轮机的性能曲线

设备的性能曲线对了，单个的模型就建立起来了。将设备之间正确连接，构成一个整体就是电站模型。实际运行时，设备会逐渐老化，因此计算性能曲线时应采集实时的变工况运行数据进行更新。

2 两台700MW电站的模型及性其能比较

2.1 模型的输出

设备的性能曲线数据都以表格的形式存在模型的内部，EBSILON的工作页面上只输出依据这些曲线规律计算出来的参数。图3、图4分别显示了两台电站模型在75%额定工况下的计算参数。图上每条逻辑线(看上去像管道一样)的任意位置上都可以显示其传递的参数，用户可以根据需要在任意位置拖出“十字交叉显示符”。“十字交叉显示符”的左上角显示压力，左下角显示温度，右上角显示焓值，右下角显示流量。根据上面叙述的建立模型的过程，只要确立了各部件的性能曲线，EBSILON可以输出任何工况下的页面图。因为篇幅的限制，这里只图示75%额定电功率的工况页面。

两台电站在设计工况（即输出100%的额定电功率）运行时均输出700MW的电功率，都不向外供热。而在输出75%额定电功率时，中电不供热，德电还向外输出最大供热热流量344.36MW，是台热电站。图3中最下面一排的4个换热器是供热换热器。

2.2 电站结构和主要参数比较

从电站的结构看，主蒸汽从锅炉出来都经过一个高压缸的汽轮机做功后，流进锅炉的再热器加热，然后进入一个中压缸的汽轮机做功，最后分别进入两个低压缸的汽轮机做功。两台电站都用了小汽轮机驱动水泵。但是中电是从中压缸尾部抽汽驱动小汽轮机转动来带动除氧水泵，小汽轮机排气和低压缸排汽一道进入冷凝器冷凝成水。而德电是从高压缸尾部抽汽驱动小汽轮机转动来带动给水泵，小汽轮机排汽和低压缸排汽分别进入各自的冷凝器冷却。两台电站用来加热锅炉给水的抽汽都是8级（包括除氧器的加热在内），细小的差别是中电把轴封蒸汽专设了一道加热器，置于锅炉前加热给水。

设备的主参数比较接近，只有稍微的差别。表1列出了两者在100%、75%额定电功率下的主要运行参数。

2.3 技术经济指标比较

图3 中国某700MW电站模型的75%额定电负荷时的参数

表1 两台700MW电站的基本参数对比

3 小结

现代化的办公软件EBSILON可以用来建立电站模型。建立模型的关键是要根据实际运行数据来确定设备的性能曲线。采集的工况点越多，EBSILON通过模拟计算得到的性能曲线越准确，建立的模型也越接近实际状况。这种模型反过来又可以用来预测外界条件变化时，电站的运行将会有怎样的变化或者说将出现怎样的技术经济指标。因此也可以指导电站的优化运行。

图4 德国某700MW热电站模型的75%额定电负荷时的参数

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Modeling and Performance Comparison of Two 700MW Power Plants

DING Jing-zhi

(School of Environmental Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

this Paper simply analyzed the key features of a modern software EBSILON for power-plant-simulation and developed two individual models with it. One is for a Chinese 700MW power plant and the other is for a German 700MW cogeneration power plant. The Modeling process is mainly to establish characteristic curves of each device of power plants according its actual operation data. And the simulation with the models can be used to predict the technical efficiency and economic stand of the power plants when their operation conditions change and therefore help to guide an optimal operation. The paper compared also the structure, the technical and economic parameters of the two plants.

Power Plants; Modeling; 700MW; Performance

丁敬芝（1965-），女，讲师，硕士，研究方向：传热传质、能源应用.

TK16

A

2095－414X(2014)03－0078－04