摘要

热电联合生产与地区经济发展、能源利用情况、以及城镇建设、污染治理等方面都有密切的关系。实现区域热电联合生产需要综合考虑多方面的问题，包括热电厂的设计，规划地区热量供应系统，设计与管理热网管道系统，以及改进工艺流程等等。近年来，热电联产在我国的发展如火如荼，但仍然处于发展初期，在能源利用方面依然有所欠缺。进行热电联产，提高热电比，提高能源利用率，并最终可以达到节能减排的目的。因地制宜进行热电联产优化，并寻求资源利用、资金使用与环境保护三者的最佳平衡点。

关键词：热电联产、能源利用、优化

引言

近年来，随着电力工业的发展，国家对节能减排相关扶持政策的陆续出台，各地热电厂纷纷响应国家号召，从而催生出一大步热电联产机组投入运行，并在节能减排方面具有一定的贡献。在一个或数个区域内进行热电联产项目，从宏观的方面而言，符合我国热电厂发展的潮流。与此同时，其产生的节能减排效果对污染治理也具有重大意义，也是一件造福于民的好事。然而，现阶段，热电联产在我国的发展并不成熟，还有许多有待完善和改进的地方，同时，在一度程度上也存在不够重视能量阶梯利用的原则，导致节能效果比较低下。在大工业中心，配合余热回收和利用，进行规划和建设，并因地制宜地改装留有凝气式机组，可以实现热电联产。在有常年热负荷的工厂中采用背压机组发电可以实现热电联产。燃气轮机机组、大型内燃机组甚至是核动力堆都可以实现热电联产。

正文

在国内，热电联产调度优化主要包括系统优化、循环发电等等。就系统优化发面，主要有传统的锅炉汽轮机两级优化、以及在传统优化方式基础上的热力系统自适应优化调度。下面就这两方面做简要介绍。

所谓锅炉汽轮机两级优化【1】就是在满足所需的总电功率和热网的总供汽量的前提下，以最少总蒸汽量来分配每个阶段的电气和热负荷；锅炉在满足所需的总供汽量的前提下，优化锅炉热负荷的分配，使锅炉总燃料消耗量最低。汽轮机的负荷分配采用分枝限界反向跟踪的优化算法来求解，锅炉的负荷分配则采用转动坐标轴直接搜索可行方向法来求解。

针对汽轮机种类较多，组合的热力系统比较复杂的问题，上述的两级优化法就不具有一般性，也不能够很好地解决这一问题。对于锅炉，可以通过反平衡实验建立数学模型并进行优化计算，而对于汽轮机和其相应的热力系统建立具有一般性的模型就比较困难。所谓热力系统自适应优化调度【2】，就是可以“自适应”建立汽轮机模型及其热力系统模型的方法，从而能依据在线的或离线的运行数据自动生成汽轮机的数学模型及其热力系统优化调度数学模型，能自适应地完成热电厂各种类型的热力系统优化调度的建模和计算。这一具有一般性的方法无疑使得热电联产优化调度的方法得以普及和提高。该方法的关键在于通过线性规划建立热电联供汽轮机的特性方程，相比于传统的多元线性回归具有简化计算、并避免受到异常数据影响等多方面的优势。

在循环发电这一块主要包括快速启动锅炉，补燃式联合循环以及三压再热蒸汽循环。下面就这三个方面做简要介绍。

①快速启动锅炉相关原理如图1-1，即采用大直径汽包；水冷壁上集箱采用分流导汽管；选用较大的循环倍率

1-1

②补燃式联合循环的主要优点是：装置的尺寸小、占地少、投资低；机动性好。当在进气道之间安装一套阀门系统后，燃气轮机就可以单独运行。在夏天气温致使机组出率不足时，可以利用加压风机给余热锅炉补充新鲜空气，这样就可以在余热锅炉中多补烧燃料，以提高整个装置的出力。当燃气轮机故障时，则可以利用强迫鼓风机供风，以保证蒸汽轮机系统也能单独运行；部分负荷工况下装置的热效率比较高；在余热锅炉中可以烧煤或其他劣质燃料；蒸汽参数不受燃气轮机排气温度的限制，可以采用效率较高的蒸汽轮机底循环与之匹配，机组的总功率较大。

③三压再热的概念是汽轮机除了高压进汽及低压补汽外，汽轮机高压缸排汽与余炉的中压供汽相混合，再进入余热锅炉的再热器吸热，以提高汽轮机中压进汽的温度，就形成了三压再热蒸汽循环。

以上是针对单个或者较小区域内的热电联产相关研究，而针对类似于省网这样的大规模的热电联合调度，要求就更高。主要的几个问题有：工况图数字化、热电关系信息库结构设计、调度区间及性能指标通用计算机模型研究、次日发电出力计划预测等【3】。

热电联产机组监测参数的实时传输是其节能发电调度的基础。具体传输方式有RTU方式、互联网方式等。其中比较普遍采用的方式是RTU方式。这种方式可靠性和安全性比较高，此外，由于仅需对原有通道进行扩容，其成本也比较低。

针对热电关系信息库的设计与建立，可以通过约束条件将工况图中包含的丰富信息规整为以热定电的电负荷、最大电负荷、主蒸汽流量、各段供热抽汽压力、各段供热抽汽压力等因子间离散的关系数据，而这些关系数据就形成了热电关系信息库。利用上述方法，对统调热电机组的工况图展开数字化工作，最终形成了热电关系信息库。

由此可见，针对省网的大规模热电调度，我们需要进行模块化、系统化的研究。

结束语

实现热电联产是综合的技术课题。我国热电联合生产技术虽然还不太成熟，但是这项技术在日益增长的节能环保、技术创新的呼声中一定会不断发展，不断进步。直埋式供热管道的采用，长距离单管供热系统的采用，新型大容量供热机组的研制，以及在系统终端热泵装置的采用等都已有报道。有关热电联产的包括背压式、抽凝汽式以及燃气循环联产机组等相关专利也是层出不穷。为了合理利用能源，建设现代化工业强国，热电联产技术一定会在我国得到日益广泛的应用。

参考文献

[1] 吕泽华，赵士杭，陈钢.抚顺石化热电厂热电联供系统的优化调度[J]. 石油炼制与化工，2002年，第33卷（第10期）：37～40.

[2] 吕泽华，赵士杭，陈钢，周康，刘志达. 热力系统自适应优化调度的研究[J].热力透平，2004年，第33卷（第4期）：261～265.

[3] 马建伟，葛挺，荆百林，李哲，张欢红.热电联产机组的节能发电调度技术研究与实践[J]. 中国电力，2009年，第42卷（第4期）：14～17.

作者简介：

魏震 男 作者单位：华北电力大学（北京）