- 文献综述（或调研报告）：
- 热电联产及对象机组的研究
我国属于能源资源严重短缺的国家，煤炭储量仅为世界平均水平的58.6%，石油、天然气储存量仅为世界平均水平的7.7%和7.1%。我国是发展中国家，经济的发展离不开能源的消耗，特别是当今经济快速发展、能源的消耗量不断攀升，我国已成为世界能源消耗国家第一阵容。我国火力发电自改革开放以来发展迅猛，高参数、大容量机组不断增加，大机组的发展改变了过去热电联产机组效率高于全凝式机组效率的事实。因此，讨论和优化热电联产机组的现状非常重要[1]。
热电联合能量生产简称热电联产或热化，它是将燃料的化学能转化为高品位的热能用来发电，同时将已在供热式汽轮机中做了部分功（即发了电或热化发电）后的低品位热能来对外供热，符合按质利用热能的原则，在达到了“热尽其用”的同时，也提高了热利用率，使热电厂的热经济性大为提高，节约了能源，减少了大气污染[2]。崔凯等人[3]对同等供热负荷下的燃煤和燃气供热方式的环境效益和经济效益进行了分析比对，发现虽然燃气方式的环境效益以及工程量和造价方面优于燃煤供热，但运行成本过高，其优势仅体现在环境效益上，在实际供热中燃煤机组仍然占有很大的比例，并指出了两种供热方式的适用情况。初立森[4]等人根据供热机组的类型以及热电负荷调节特性，得出热电联产能够提高热力循环总热效率，集中供热不论从供热质量还是环境保护方面都具有很大优势，提倡在有条件的区域应大力发展，由此凸显出热电联产优化的重要性。
本课题以某300MW机组作为研究对象，主要针对工业供热改造进行研究。该机组汽轮机为双排汽、双抽凝汽式汽轮机，特点为亚临界、单轴、一次中间再热、三缸，额定功率为330MW，最大功率为357.2MW，配汽方式采用喷嘴调节。机组运行中的主要工况有铭牌出力工况（TRL）、汽轮机最大连续出力工况（T-MCR）、调节阀全开工况（VWO）和热耗率验收工况（THA），以及汽轮机的额定工业抽汽工况、最大工业抽汽工况（此工况为考核汽轮机最大工业抽汽能力）以及高加停用工况[5]。在研究过程中，分析不同供热方式在不同工况下的性能并比较其经济性，是本次课题最重要的内容。
- 供热方式优化的研究
机组供热方式的优化是提高机组经济性很重要的一环，因为不需要对机组热力系统进行改造，所以具有成本低、设备利用率低等优点。机组通过改变一次抽汽与二次抽汽的比例，以及旋转隔板的开度，使机组达到更高的燃料利用系数以及热化发电率，并选出使热电联产比热电分产节约燃料最多的最佳热化系数。林隆等人[6]为某国产350MW超临界纯凝机组再热抽汽供热制定了改造方案，通过对抽汽供热机组的各工况数据、技术特点、经济性以及环保效益等进行分析，证明了供热改造方案是安全、节能的，同时也为其他电厂同类型机组的供热改造提供了经验。杨洋[7]基于Aspen Plus流程软件利用机组设计数据建立了热力系统模型，主要对再热冷段抽汽供热和再热热段抽汽供热两种供热方式进行了比较和分析，得出冷抽方式经济性更好，同时通过改变阀门开度和蒸汽参数，得出了不同负荷下的最优配汽方式，对机组提出了深度优化的建议。陈凯[8]通过分析供热抽汽系统能量和质量平衡关系建立了含供热抽汽的火电机组机理模型，利用模型得出了LV 阀和 EV 阀对供热抽汽的动态特性，研究了供热抽汽与机组负荷、热网符合之间的定量关系，并确定了固定负荷下的机组调峰范围。
分析热电联产机组不同供热方式的热力特性是机组优化的另一项重要内容，许多学者通过不同的方法对此进行了相关研究。曾广斌[9]以600 MW 超临界双抽供热机组为对象，通过改变中压调门和中压缸排汽蝶阀来调节机组供热压力，分析了阀门对中压缸效率的影响以及中压供热对机组经济性的影响，得出负荷越低，流量越大、节流损失越大的结论。何干祥等人[10]以某300 MW 抽汽式供热机组供热实际运行数据为基础，利用ANSYS软件建立了变工况全面热平衡计算数据模型，采用旋转隔板抽汽供热的方式，对变工况下3种不同供热汽源的经济性做了对比，得出了不同负荷下最合适的供热方式。于春龙[11]通过综合考虑系统能量数量和品质，从投资、运行、燃料消耗等方面对比讨论了热电联产、区域供热等供热方式的能效和经济性，利用㶲效率反应出几种供热方式下能量在品质上的差异，并结合实例从经济和环境角度探讨了不同集中供热方式的实用性和发展潜力。
- 其他机组优化方式的研究
除了优化供热方式，提高机组经济性的方式还有很多，分析不同机组在不同优化方式下的性能变化，择优选择使机组性能及热经济性提高最明显的优化方式，这样才能保证机组供热改造的经济效益最大化。Qi Zhang等人[12]利用生命周期评估方法与热力学和经济分析相结合的方法，对燃煤热电联产机组进行了㶲分析，评估了废热回收的潜力和可行性，并比较了3种工况中哪种工况拥有更好的经济和环境性能。刘刚[13]建立了某350MW机组相应的热经济型计算模型，分析了给定电负荷下热泵投切的热负荷转折点以及余热水温度、热泵驱动蒸汽压力、驱动蒸汽流量对机组热经济性的影响，为热泵在供热机组中的应用研究以及经济性的提高提供了一种有效的手段和方法。
配汽调节优化是另一种提高经济性的方式。徒光银[14]提出在一些条件比较好的地方可以优先进行热电联产，通过分析供热机组的总负荷，将其合理的分配到各供热机组之间，对所有的机组采用滑压运行，提高供热机组直接的热电比和优化机组参数，使供热机组实现喷嘴调节，改变辅助设施等措施提高供热机组的经济性。同时，还有一些学者研究了运行方式对机组经济性的影响。吴为彪[15]分析了联合循环机组供电及少量供热的经济性，并对纯发电运行和少量供热运行做了经济性比较，为机组发电及供热量的选择提出了合理的建议。
- 机组建模的研究
随着计算机技术的发展，系统流程化仿真软件的开发为机组热力系统的建模工作创造了便利条件。将系统姐件的数学模型经内部编译后以图形样式呈现，用户则可以在直观形象的界面上进行模型设计并由系统进行高效仿真计算，无需再耗费大量时间进行人工编译、修改和维护，同时建成的模型具有很强的阅读性。其中，Ebsilon就是一款典型的流程仿真软件。Ebsilon软件是德国STEAG电力公司在其数十年电力业务实际应用中开发的软件工具，是一款通用热力学建模组态软件，主要用于热力系统循环热平衡计算和仿真。该软件广泛地用于电站热力系统设计、优化和运行过程，因此常常称之为电站工程All in One一站式解决方案，应用Ebsilon能够建立精确度较高的热力系统模型，不少学者利用该软件在热电联产研究方面做了大量工作。朱泓逻[16]基于德国Steag 公司的 Ebsilon 软件平台，采用基于物理机理的“主导因素法”和实际数据挖掘相结合的建模方法，完成了电厂系统的建模和全工况下的监测，并进一步建立了能够反应调节阀开度对负荷影响的调节级性能模型。付亦葳[17]利用Ebsilon软件在燃煤发电机组主要设备工作过程的基础上进行分析，研究了运行参数、设备性能、系统结构变化时燃煤发电机组的能耗特性，并针对其中出现的耦合效应进行研究，得出了负荷越低，机组热经济性对运行参数变化越敏感的结论。丁敬芝[18]利用Ebsilon以德国某700MW热电站为对象建立了热力电站模型，分析了Ebsilon软件的基本结构和功能，利用机组额定电负荷和额定热负荷下的运行数据，得到了两种工况下机组的设备曲线，展现出了该软件作为现代化工具的先进性和实用性，证明了只要有足够的数据就可以建立一个完整的电站模型。
目前许多学者仍在不断完善机组热力系统的数学模型，使其更准确完整的反映系统实际运行状态，并能够快速有效进行相关计算。Yuanhang Dai等人[19]提出了一种基于传热原理的CHP调度模型，采用抽汽三级传热模型和热电联产、常规火电机组以及RESS的联合调度模型来描述加热过程，分析了不同因素对抽汽换热过程的影响及其对再调节的影响。蔚群超[20]等人对凝汽机组矩阵分析法进行了改进，使其适用于供热机组的热力计算，在此基础上利用 Mathcad 编写程序，用分段的弗留格尔公式，对供热机组进行变工况计算，分析了主汽压、主汽温、再热汽温、供热抽汽量、供热抽汽压力变化对发电煤耗的影响，并对如何降低发电煤耗提出了建议。
- 其他影响经济性因素的研究
热电联产机组的性能通常通过评价指标反映，目前国内常用的评价指标包括热耗率、供电煤耗、燃料利用系数、热化发电率等。很多学者对其他影响机组评价指标的因素也做了研究：应光伟等人[21]采用变工况模拟及理论分析方法研究了煤耗率与热电比的关系，以热电比作为衡量供热机组的热经济性的辅助指标，得出了不同工况下煤耗率随热电比的变化规律。厉剑梁[22]等人以某300MW供热机组为研究对象，用变工况模拟及理论分析方法研究获得了热电比对供热机组变工况能耗特性的影响，发现在大多数工况下，机组的煤耗率随热电比的增加而线性减小，热电比可作为衡量供热机组热经济性的辅助指标；但在单抽工业抽汽工况下，如设定工业抽汽量不变，则煤耗率随热电比的增加而增加。李状等人[23]采用“热量法”对供热机组热网加热器不同回水方式下的经济性进行分析，对不同回水方式下的经济性进行定量计算，并用图形直观地比较其大小，得出改进后回水方式的省煤量以及改造机组的投资收回时间，为今后350MW等级供热机组的改造提供了参考价值。
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