摘要：电力行业作为国民经济的基础产业，在我国经济社会快速发展中发挥着重要作用，随着新能源的快速发展，火电机组需要不断提高调峰能力，以适应电网负荷的波动。本文针对火电机组日内启停调峰过程中辅机设备的协同控制与节能增效展开研究，通过分析机组启停各阶段辅机设备的控制要求，制定了启停调峰全过程辅机设备的优化控制策略。研究表明，通过优化辅机设备的启停时序和运行方式，可以显著提高机组启停效率，减少能耗和设备磨损，为火电机组高效清洁调峰提供技术支撑。

关键词：火电机组；启停调峰；辅机设备；协同控制；节能增效

引言：近年来，随着风电、光伏等新能源的快速发展，电力系统负荷呈现出显著的波动性和不确定性。根据国家能源局发布的《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》，到2030年新能源发电量占全社会用电量的比重将达到50%左右。大规模新能源并网对电力系统的调峰能力提出了更高要求。作为电力系统的主力调峰电源，火电机组需要不断提升调峰能力和灵活性，以适应新形势下的运行需求。国家发展改革委、国家能源局联合发布的《关于做好2023年电力中长期合同签订工作的通知》中明确提出，煤电企业要充分发挥调节性作用，积极参与电力市场化交易，推动电力市场扩大规模，这对火电机组的调峰运行管理提出了新的要求。

1机组启停调峰过程辅机设备运行特点分析

1.1 启动过程中辅机设备的投运时序要求

机组启动过程是一个复杂的系统工程，需要按照一定的程序和时序有序进行，辅机设备的启动时机和投运顺序直接影响到机组的安全经济启动。以内蒙古大唐托克托电厂为例，循环水泵一般在锅炉上水前3～4小时启动，为锅炉水冷壁及省煤器提供冷却水；凝结水泵在锅炉上水前3小时启动，为锅炉提供补水。汽轮机中速暖机期间启动第二台汽前泵，为汽轮机冲转做准备，机组启动期间，保持运行磨煤机和一台备用磨煤机油泵运行，其他磨煤机油泵全部停运等等投停时序保证启机安全经济进行。

1.2 停机过程中辅机设备的停运时序优化

机组停机过程同样需要遵循一定的时序规律，但与启动过程不同的是，停机时部分辅机可以提前退出，从而降低厂用电率，比如磨煤机停运2小时后可以停运润滑油泵和液压油泵；引风机全停后可以停止稀释风机和脱硝声波吹灰。但也要注意部分设备不能过早停运，如凝泵和循泵需要在低压缸温度降至50℃以下时才能停止，空冷机组要在隔离停运机组小机循环水后再停一台循环水泵。

1.3 机组调峰过程中辅机设备的协同控制需求

机组参与电网调峰任务，运行工况变化频繁，对主辅机设备的协调控制提出更高要求。快速负荷变化时，锅炉一次风、二次风需紧密配合，及时调整送引风机出力。机组低负荷运行时，要及时切除部分制粉系统和送风机，减少能耗，当负荷骤降时要加强对汽轮机疏水系统的监控，防止进汽温度下降过快造成汽轮机胀差超限。此外还要关注锅炉燃烧调整、汽水系统参数、环保设施等方面的协同，减少因变负荷而产生的能量损失和环保风险0。

2 机组启停调峰全过程辅机设备优化控制策略

2.1 启动过程中辅机设备投运时序的优化

机组启动是一个复杂而精细的过程，不同状态下启动特性差异显著，针对这一问题内蒙古大唐托克托发电公司积极探索优化辅机投运时序，力求在确保安全的前提下，最大限度提升启动效率。该公司技术人员经过反复试验和论证，创新性地提出将循环水泵、凝结水泵的启动时间前移至锅炉点火前3小时左右，这一举措使得辅机投运与点火用油枪试投、等离子拉弧等关键步骤实现同步进行，从而大大压缩了启动准备时间。实践表明，优化后可节约1—2小时的启动时间，对于提高机组响应电网调度指令的能力具有重要意义。与此同时，该公司还根据机组的具体状况，进一步细化了辅机投运方案，他们通过大数据分析，挖掘出机组热态、冷态启动过程的特征规律，并据此制定差异化的辅机控制策略。比如对于热态启动的机组，由于设备尚未完全冷却，可在锅炉点火后适当推迟备用制粉系统油泵的启动。这不仅可以减少辅机空载运行带来的能耗，更有助于降低油泵反复启停对设备的损伤，而对于冷态机组，则要尽早启动油泵，确保在燃烧器投入前建立稳定的油压，防止点火失败。

2.2 停机过程中辅机设备停运时序的优化

相比机组启动，停机过程中辅机的运行时间更加灵活，如何在确保安全的前提下，最大限度降低非必要能耗，成为摆在电厂面前的一道难题。针对这一问题，内蒙古大唐托克托发电公司在总结机组停运规律的基础上，创新性地提出“一图一策”的辅机优化停运模式。他们绘制了机组停运操作与辅机设备停运流程图，直观展示了从锅炉MFT跳闸到凝泵停运的全过程，并对不同时段的设备运行状态进行了精细化管控。具体而言，该公司将停机过程划分为三个阶段，分别制定了相应的辅机停运方案。在锅炉MFT跳闸后立即切除所有非必要运行的辅机，如引风机、一次风机、送风机等，同时停运循环水泵，这一阶段的关键是要及时切除负荷，避免辅机空载运行带来的电能浪费。第二阶段是汽包上满水后，此时可停止除氧器上水，并视水位情况提前退出凝结水泵运行。通过减少补水量，可缩短锅炉降温时间，为后续冷却创造条件0。在最后一个阶段即计划长时间停运期间，可进一步优化辅机运行。比如将电动门、电动阀等辅助设备置于维修状态，避免待机损耗。

2.3 机组调峰过程中辅机设备协同控制策略

机组参与电网深度调峰，不可避免地要应对频繁变工况的严峻挑战，如何适应不同负荷区段的运行需求，协调主辅机各系统的紧密配合，成为实现机组经济灵活运行的关键。内蒙古大唐托克托发电公司依托“一体化智慧发电系统”，积极开展辅机设备协同控制攻关，探索形成了一套行之有效的优化策略，该公司充分利用大数据分析技术，建立起一套覆盖机组运行全工况的协同控制模型。当机组处于低负荷运行时，综合考虑热耗率、电耗率等因素，及时切除部分送风机和磨煤机，在保证燃烧稳定的前提下，控制主蒸汽温度、压力不至于下降过快。而在带负荷升负荷的过程中，DCS系统通过解析负荷变化率曲线，提前预判负荷上升趋势，及时启动备用制粉系统，并相应调整一次风用量，从而使机组负荷响应能力和经济性达到动态平衡。针对机组在不同负荷区段的特性，该公司还建立了辅机协同优化控制的知识库和规则库，比如当负荷较高时，知识库中的经验规则会及时提示DCS系统关注高加、低加的运行状态。一旦判断有切换高低加的需求，相关指令会自动下发，提前调整电动门开度，从而在保证机组供热的同时，避免高加投入带来的能源浪费。

3优化控制策略的应用效果评估

3.1 优化控制策略对机组启停效率的影响

机组启停效率的高低，直接关系到电厂能否快速响应电网调度指令，参与电力调峰0。内蒙古大唐托克托发电公司积极探索优化控制策略在机组启停过程中的应用，取得了良好的效果，该公司通过细化设备状态诊断，针对不同工况制定差异化的辅机投运方案，使循环水泵、凝结水泵等关键设备的启动时机更加精准，在停机过程中，他们对“停机操作与辅机设备停运流程图”，对不同类型机组采取分类管控。轻载运行的机组重点监控汽机减温减压曲线；长时间停运机组则及早切除非必要辅机，最小化能耗，优化后该公司亚临界机组由冷态启动至并网的时间缩短至10小时以内，热态启动时间则控制在6—8小时。与此同时内蒙古大唐托克托电厂还注重机组在启停阶段的协同优化控制。比如在带负荷升负荷过程中，提前对照负荷变化率曲线，预判负荷上升趋势，提前投入备用制粉系统，并相应增加一次风用量，确保机组负荷响应的灵活性和经济性。在机组停运后，他们根据设备冷却特性曲线，有序切除凝泵、循泵等辅机，在确保汽轮机安全冷却的基础上，避免了辅机空载运行带来的电耗浪费。实践证明，优化控制策略可使机组在启停阶段快速达到最佳工况，大幅提升机组调峰能力与效率。

3.2 优化控制策略的节能增效效果评估

机组频繁启停将带来大量的电耗，制约电厂的经济效益。大唐托克托发电公司基于自身参与日内调峰的经验，从技术和管理两个层面入手，系统评估了优化控制方案的节能增效效果。技术层面，他们重点分析了低负荷、变负荷情况下的设备能耗特性。通过对比优化前后的运行数据，他们发现优化投运时序可使机组启动油耗降低8%，启动电耗降低5%以上。在60%额定负荷以下运行时，机组供电煤耗可降低1.2—1.5g/kWh，效果十分显著。管理层面，该公司建立了完善的节能增效评价体系。他们结合机组等级、运行方式、启停频次等因素，制定了一系列KPI指标，包括调峰期间的油耗、电耗、启动时长、负荷变化率等，通过对标对表，该公司准确评估了不同运行策略的经济性，为科学决策提供了数据支撑。此外，他们还积极开展对标学习，通过横向对比同类型机组的能耗指标，找出差距，持续改进。一系列行之有效的管理举措，保障了优化控制策略的节能增效效果，据测算每台机组每年可节约标煤近万吨，价值数百万元，为企业创造了可观的经济效益。

3.3 优化控制策略对设备可靠性的影响分析

机组频繁启停给设备可靠性带来严峻考验，尤其是大型关键设备，如汽轮机、锅炉受热面等。针对这一难题，大唐托克托发电公司在制定优化方案时，充分考虑了设备的结构特点和材料特性。以汽轮机为例在启动过程中，他们严格控制升温升压速率，高压缸、中压缸、低压缸的胀差始终保持在安全范围内，有效防止了汽轮机胀差和振动异常。同时在停机过程中，他们对照设备冷却曲线，有序切除辅机，特别是润滑油系统，避免停机后轴承温度下降过快，防止汽轮机轴系弯曲变形。该公司还注重加强设备状态监测和故障诊断。他们利用大数据分析技术，建立了一套覆盖主辅机的状态评估模型，实时监测机组启停全过程的设备工况，对异常波动及时预警，从而最大限度地减少设备非计划检修。优化后，该公司机组非计划停运次数同比下降15%，有效提升了设备可靠性，与此同时，他们还积极开展设备节能改造。比如在锅炉启动过程中，改造制粉系统电动门，避免在投运初期因电动门调门不及时导致的磨煤机喘振，既减轻了设备应力，又降低了能耗。毫无疑问设备的安全可靠是机组启停调峰的前提0。大唐托克托电厂在优化控制策略时，始终坚持“以安全为中心”，在节能增效的同时，更加重视设备状态的预测与维护，确保了机组的本质安全。这对于保障电网调峰，实现新时期煤电清洁高效发展具有重要意义。

结束语：机组启停调峰过程中辅机设备的优化控制是提高火电机组调峰能力和运行效率的关键，通过分析机组启停各阶段辅机设备的运行特点，制定全过程的优化控制策略，可以显著缩短机组启停时间，降低能耗，减少设备磨损，提高机组的灵活性和适应性。在新能源快速发展的背景下，不断创新优化火电机组调峰运行管理，对于促进清洁低碳发展，保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。

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