超超临界700℃火电机组热力系统的分析.pdf

第 4 6卷第 2期 2 0 1 5年 3月 锅 炉 技术 B0I LER TECHN0L0GY V0 1 ． 4 6，NO ． 2 M a r ．，2 01 5 超超 临界 7 0 0℃火 电机组热力 系统 的焖分析 张 勇 ，甄 静 陕西科技大学机电工程学 院 ，陕西西安 7 1 0 0 2 1 摘 要 基于焖 分析法与矩阵结构分布理论 ， 结合 A D7 0 0 技 术的研究 成果 ， 对 7 0 0℃ 、 1 0 0 0 Mw 超超 临界 火 电机组进行媚分析 ， 揭示系统各 部件炯 损失的分布 、 大小 与成 因， 并针对 其进行 优化改 进 ， 为新 型超超 临界 机组参数 的优化与节能挖掘潜力提供参考 。 关键词 7 0 0℃超超临界机组 ；热力 系统 ；煳 分析 ；矩阵方程 中图分类号 T K2 2 9 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 4 7 6 3 2 0 1 5 0 2 0 0 1 7 0 5 0 前 言 从 2 O世纪 9 O年代 末 开 始 ， 包 括 欧盟 、 日本 、 美 国和 中国在 内都 开 始 制 定 长 期 的 7 0 0 ℃超 超 临界发 电技 术发 展计划 。7 0 0℃先进 超超 临界燃 煤 发 电技术 相较 于传 统 超 临界 、 超 超 临 界 发 电技 术 ， 其热效率将提升至 5 0 左右， 而机组效率 的 提高势 必将 降 低煤 耗 ， 减 少 污 染 物 的 排 放 ， 无 论 在性能和环保上都将显示 出无 比优越性 。然而 ， 目前却 尚未 有 文 献 对 7 0 0℃ 超 超 临界 机 组 进 行 定 量评 价 分 析 ， 而 弄 清 其 能 耗 空 间分 布 特 点 ， 改 善系统 节能 潜力 ， 对 7 0 0℃先 进 超超 临界 火 力发 电技术 的 发 展 研 究 具 有 十 分 重 要 的 指 导 意 义 。 本 文将 在 目前 研 究 成 果 的基 础 上 对 7 0 0℃ 先 进 超 超 临界机 组进 行系统 的炯 分析 。 1 炯 分 析 评 价 准 则 1 ． 1炯 损 失 炯 损失 的大 小 揭示 其 不可 逆 程 度 ， 并 反 映 了 过程 中能 量 转 换 与 利 用 的完 善 程 度 。通 过 对 能 量转换 与利 用进 行 系统 的炯 分 析 ， 便 能 准 确地 揭 示 出系统 中每个 部分所 存在 的炯损 失 。 1 ． 2炯 效 率 佣 损 失 的大 小 虽 然 能 表 明实 际过 程 的不 可 逆程度 ， 但 媚 损 失 是 绝 对 量 ， 无 法 对 不 同工 作 条 件下 的各个 过程 或 部件 的煳 利 用 程 度进 行 比较 。 为此提 出了炯效率来作为衡量 系统或部件热力 学完善 性 的指标 。 1 ． 3 焖损 率 、 焖 损 系数 炯 效 率 虽 然 指 出了 系 统 或 部件 的炯 利 用 程 度 ， 但 并 未直接 指 出焖 损失 的分 布 情况 以及 每 个 环节媚 损 失所 占的 比重大 小 ， 因而 也就 不 能 最 直 接地 揭示 出薄 弱 环 节 。与 此 相 对 的则 是 媚 损 失 所 占的 比例 ， 它 能揭 示 过程 中炯 退化 的部 位 和 程 度 ， 与 炯效 率相 辅相 成 。依 照 所 取基 准 不 同分 为 媚 损率 和炯 损 系数 。 2 7 0 0℃ 超 超 临 界 机 组 2 ． 1机组 结构流 程布 局设 计 设 计 机组 采 用 的是 二 次 再 热 汽 水 循 环 系 统 如 图 1所 示 ， 汽 轮 机 为 单 轴 六 缸 六 排 汽 ， 由于 常用 的是八 级 回热 抽 汽 的二 次再 热 机 组 ， 各 级 低 压加热 器 给水焓 升 分 配情 况 严 重不 等 ， 因此 本 文 将 采用 十级 回热 抽 汽 ， 其 中 三级 高 压 加 热 器 H1 ～ H3 、 一个 除 氧 器 H4 、 六 级 低 压 加 热 器 H5 ～ H1 0 ， 高压 加 热 器疏 水 逐 级 自流 到 除 氧器 ， 低 压加 热器 疏水逐 级 自流 至 凝 汽 器 ， 并 由小 汽 轮 机 给给水 泵 提供动 力驱 动 。 图 1 7 0 0℃超超 临界机组示意 图 收稿 日期 2 0 1 40 52 0 ； 修 回日期 2 0 1 4 l 】 2 5 作者简 介 张勇 1 9 6 6 ， 男 ， 副教授 ， 硕士研究生导师 ， 主要从事 流体热物性和 电厂节能理论的研 究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 8 锅 炉 技术 第 4 6卷 2 ． 2 热力 系统参 数确 定 由于 7 0 0℃超 超 临 界机 组 还处 于研 究 阶段 ， 参 照 目前 7 0 0℃超 超 临界技 术 的研 究成 果 以 及 现有 的 1 0 0 0 MW 机组 参 数情 况 ， 通 过 热力 计 算 确定 7 0 0℃超 超 临界 机 组 热 力 系统 的各 个 参 数 如表 1所示 。 表 1热力 系统各 部件参 数 项 目 数 值 发 电功 率 ／ MW 主 蒸 汽 流 量 ／ t h 过热 器 出 口压 力 ／ MP a 过 热 器 出 口温度 ／ ℃ 高 压缸 HP进 口压 力 ／ MP a 高压缸 HP进 口温度／ ℃ 高 压缸 HP排 汽 压 力 ／ MPa 高压缸 HP排汽温度／℃ 一 级 再 热 器 进 口压 力／ M P a 一 级 再热 器进 口温 度 ／ ℃ 一 级 再 热 器 出 口压 力 ／ MP a 一 级 再 热 器 出 口温 度／ ℃ 一 级 再 热蒸 汽 流量 ／ t h _ 。 中 压 缸 I P1进 汽 压 力 ／ MPa 中压 缸 I P1进 汽 温 度 ／ ℃ 中压 缸 I P1排 汽 压 力 ／ MPa 中压 缸 I P 1排 汽 温 ／ ℃ 二 级再 热器 进 口压 力 ／ MP a 二 级 再 热 器 进 口温 度 ／ C 二级再 热器 出 口压力／ MP a 二 级 再 热 器 出 口温 度 ／ “ C 二级再热蒸汽流量／ t h 中压缸 I P 2 进 汽温度／ C 中压 缸 I P2进 汽 压 力 ／ MP a 中压 缸 I P2排 汽 温 度／ ℃ 中压 缸 I P2排 汽 压 力 ／ MP a 低 压 缸 LP进 汽 温 度／ ℃ 低 压 缸 LP进 汽 压 力 ／ MP a 低 压 缸 L P进 汽 流 量 ／ t h 低压缸 L P排汽温度／ ℃ 低压缸 L P排汽压力／ k P a 小 汽 轮 机 排 汽 压 力 ／ k P a 高压缸 HP效率／ 中压 缸 I P 1效 率 ／ 中压 缸 I P 2效率／ 低压缸 L P效率／ 小汽轮机效率／ 发 电 效 率 ／ 锅炉效率 抽汽管道压损／ 锅 炉 进 口给 水 温 度 ／ ℃ 燃料消耗量／ t h 高压 加热器水侧给水压力／ MP a 低压加热器水侧给水压力／ MP a 2． 3 抽 汽参数 的确 定 根 据 上 述 热 力 系统 参 数 以及 各 级 加 热 器焓 升相等 以及气 缸效 率相 等 的原 则下 得 出表 2 。 表 2各级抽 汽参数 3 计算分析 取基准温度 2 0℃ ， 基准压力 0 ． 1 MP a 经查 表 可得 h 。 一8 3 ． 9 5 k J ／ k g ， S 。 一0 ． 2 9 6 3 k J ／ k g ℃ 。 热力 系统 各状态 的焖 值计 算式 为 e 一 一 h 。 一 T0 S S 1 3 ． 1锅炉 的炯效 率 在锅 炉 中水 蒸 气 作为 做 功介 质 的进 、 出 口炯 差 ， 就是 计 算 煳 效 率 的“ 目的输 出烟 ” ， 而燃 料 炯 则是 “ 目的 输 入 煽 ” ， 因此 锅 炉 的 焖 效 率 可 以 表 示 为 一 g n e t 弘 ， e x 一 _ D b e b -e 1 D h 1 h 1 一F h l D h 2 h 2 一 h 2 D b h b - 1 D h 1 h 1 一h h 1 D h 2 r } 12 It h rh 2 t 2 式 中 e f q n t 1 ． 0 0 6 4 o ． 1 5 1 9 O ．O 6 1 6 o _ 0 4 2 9 3 式 中 叫 H 、 叫 C 、 W O 、 7 A N 燃 料 中氢 、 碳 、 氧 、 氮 的质 量成分 ， ； D 锅 炉过热 器 的蒸 汽 流量 ， k g ／ s ； 锅 炉过热 器 出 口比炯 ， k J ／ k g ； D棚 、 D 一 级 、 二级 再热 蒸汽 量 ， k g ／ s ； q 煤 的低位 发热量 ， k J ／ k g ； e f 煤 的化学 炯 ， k J ／ k g ； e 、 ⋯ 一 锅 炉给水 比堋 与 比焓 ， k J ／ k g ； 过热器 出 口蒸汽 的比焓 ， k J ／ k g ； 、e 棚 一级 再热 器 出 口与 入 口蒸 汽 比 一 一 瑚 一 一 Ⅲ 一 一 一 m 懈 一 m ㈣ ～ 髂 ∞ 一 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 张勇 ， 等 超超 临界 7 0 0℃火 电机组热力系统的炯分析 媚 ， k J ／ k g； e ” 、e ， _一 二级再 热 器 出 口与人 口蒸 汽 比 煳 ， k J ／ k g； h 、 h f_一 一 级再 热器 出 口与入 口蒸 汽 比 焓 ， k J ／ k g； ” 、 ，_一 二 级再 热器 出 口与入 口蒸 汽 比 焓 ， k J ／ k g 。 3 ． 2 汽轮 机 的炯 效 率 汽轮机是将蒸汽的能量转化为功 ， 因此 ， 对 外所做 的 功是收 益焖 ， 所 消 耗 的蒸 汽 中的 堋作 为 代价 ， 由此 可知 ， 汽轮 机煳效 率可 以表示 为 一 e D 二 e D ‘ 4 旺 D 0 一 w 1 h 1 r h l 一 2 h 2 r h 2 一 、 式 中 W 汽轮 机 的做 功量 ， k J ； D。 主蒸 汽流量 ， k g ／ s ； e o 主蒸 汽 比媚 ， k J ／ k g ； e 、 一 级 、 二 级 再 热 后 的 蒸 汽 的 比 煳 ， k J ／ k g； e 2 高压缸 排气 的 比炯 ， k J ／ k g ； P 。 中压缸 I P 1 排 气 的 比煳 ， k J ／ k g 。 3 ． 3 管 道 的l堋效 率 管 道 的炯 效 率 为 汽 轮机 的蒸 汽 与 锅 炉 热 负 荷 的炯 之 比 ， 即 ，e x Do o --e 1 D h l g h 1 一e 2 Dr h 2 r h 2 一e 3 D6 ％一P 1 D h 1 h 一 h D h 2 P h I1 一e r h i 5 3 ． 4 加 热器 的炯 效 率 在进行热力 系统煳分析时 ， 我们可 以将繁琐 的热 力参 数归 整 为 三类 上 级 疏 水 在第 i 级 加 热 器的比煳降 e 、 给水在第 i 级加热器 的比炯升 e 、 第 i 级抽汽的 比煳 降 e 。对于各级抽汽单元 ， 其 煳损 可 以 由式 6 表示 J KX Ex X E 6 式 中 K 是 由k 组 成 的一个上 三 角矩 阵 K1 k1 K2 k1 k1 k2 k2 ’ ． ● ● K 式 中 k 一 P 一 1 一 一 h 一 1 一h ， K 一k 一 ， 而凝 汽器 k 为 k 一 e 一P 一 --h 第 i 级抽汽管道 的炯 损失 ， MW， L一 --e ， ； E 是 一 个 下 三 角 矩 阵 ， 其 主 对 角 线 上 的元 素是 i 级 抽汽 的 比炯 降 ， k J ／ k g ； 当 i j时， 如果 第 i 级 有 来 自 J级 的疏 水 ， 则 E ， 一 e ， 反 之则 E 一e 1． ； x各级抽汽系数组成的列 向量 ； E 由各级加 热 器 给水 的 比烟 升 组 成 的 列 向量 。 对 上述机 组 额 定 工 况 下 各 部 件 进 行 炯 指 标 分 析 ， 结 果如表 3 所 示 。 表 3 7 0 0℃ 机 组热 力系统炯 分析 结 果 项 目 堋损／ Mw 煳效率／ 锅 炉 汽轮机 高 压 缸 HP 中压 缸 I P1 中压 缸 I P2 低压缸 L P 小 汽 轮 机 发 电机 凝 汽器 管 道 1号 2号 3号 4号 5号 6号 7号 8号 9号 l 0号 9 7 0． 32 l 3 O． 51 8 ．8 3 1 9． 6 O 8 ．1 4 41 ．3 9 7 ．2 7 32 ．7 6 29 ．2 2 19 ．5 5 3．3 8 4 ．6 2 4 ．2 O 1 O ．1 9 3 ．7 8 7 ．7 6 4．5 8 1 ．9 4 1 ． 93 2． 92 44 ．91 6 ．0 4 0．4 1 0．9 1 O．3 8 1 ．9 2 0． 34 1 ． 52 1 ． 35 O． 9O O．1 6 O． 21 0．1 9 O． 47 0．1 7 O． 36 O． 21 O． O9 0． 09 0． 1 4 55 ． 89 88 ．7 O 96 ． 99 93 ． O1 96 ． 68 8 8． 56 81 ． O4 9 6． 99 0． 99 9 9． O1 9 3． 23 9 3． 33 9 3． 87 8 8． 22 81 ． 38 7 9． 41 8 O． 83 8 3． 51 7 8． 22 6 4． 95 从该 机组 的整个媚 分析结 果 如 表 3所示 来 看 ， 锅 炉 的炯 损 最 大 。主 要 原 因是 燃 料 将 高 品质 的化 学能转 换 成热 能 ， 再 用 此热 能 去 加 热低 温 水 与水 蒸气造 成 的燃 烧不 可逆过 程 以及 传 热 的不可 逆过 程 、 排 烟引起 的炯 损 失 。例 如 ， 炉 膛 工作 温度 与水 冷壁 及 低 温 过 热 器 内 的 工质 传 热 温 差 相 差 1 0 0 0 o C及高温烟气传递 到低温水蒸 气， 使得做 功 能力 降低 ， 以至于锅 炉煳效率 也相对 降低 。 汽 轮机 系统 的炯 损 低 于 锅 炉 系统 由表 3可 知 ， 主要 由于 受热 面 换 热不 可 逆 过程 ， 也 就是 摩 阻换 热所 致 。低 压 缸媚 效 率 较 其 他 缸 相 比煳 损 最大 ， 是中压缸 I P 2 煳损的 5 ． 1 3 3 9倍 如图 2所 示 。这 是 因 为低 压 缸所 承 担 的 做 功 量 最 大 ， 湿 气损 失 以及 余 速损 失 较 大 造 成 的。 由 此 可 见 对 于该 机组 来说 ， 要 提高 汽 轮机 的性 能 可 以优 先 从 低 压缸 人手 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 锅 炉 技 术 第 4 6卷 回 图 2汽轮机系统炯 损分布 比例 回热 系统 的媚 损 失 占汽 轮 机 系统 的 比例 最 大 如 图 2所示 ， 但 各 级 加热 器 炯损 失 和 炯 损率 都相对 比较小 ， 随着抽 汽品质的降低， 煽效率 开 始 逐级 降低 ， 后 三 级 尤 为 明显 。再 加 上 第 1 0级 由于凝 结 水 泵炯 效 率较 低 ， 故 第 1 o级 焖 效 率 最 低 如 图 3所 示 。 1 号2 号3 e s 4 号5 g - 6 号7 号8 号9 号 1 0 号 图 3 回热 系统煳 效率分布 此 外 ， 低 压 加 热 器 炯 损 系 数 很 小 ， 可 挖 掘 的 节 能空 问不大 。该 回热 系统 中 4号 除氧 器与 6 号 低 压加热 器相 对 于其 他 加 热 器焖 损 较 大 如 图 4 所 示 ， 这 主 要 是 因为 4号 的抽 汽 量 是 高 压 加 热 器 3号抽 汽量 的 2 ． 3倍 ， 以至 于 换 热器 人 口堋 值 大 ， 6号低压 加热 器 同理 ； 再加 上 4号 由于焖 流 混 合 ， 各股 流 的参数差 别较 大 ， 导 致 4 号 炯损 较大 。 f_ 一 l - l I I 1． 1 号2 号3 号4 号5 号6 号7 号8 号9 号l O 号 图 4 回热 系 统煳 损 分 布 4 优化与改进 要减 小系统 中的炯 损 ， 最 主要 的方 法 就是 减 小系统中不可逆过程的炯损失 ， 降低换热温差。 1 对 于锅 炉 系统 ， 可 以采 用 适 当 提 高 空气 预 热温度 以及 控 制 过 量 空 气 系数 的方 法 来 降低 燃烧 所 不 可逆 所 带 来 的媚 损 失 。传 热 温 差 直 接 影 响着 锅炉传 热 不可 逆炯 损 失 大小 ， 例 如 当炉膛 处 烟温 达 到最 高值 时 ， 工 质 温 度 处 于 饱 和温 度 ， 它们之间存在较大的传热温差 ， 因此可 以通过提 高蒸汽 参数 、 降低 排 烟温 度 来减 小 换热 引起 的炯 损 失 ； 锅 炉 受 热 面 积 灰 、 结 渣 势 必 会 导致 排 烟 温 度 的升 高 以至于 增 大烟 损失 ， 在不 提 高 主蒸 汽 温 度和压力的情况下， 可 以通过降低煤粉 细度 、 优 化系统结构、 提高管道材料 的抗高温 、 抗腐蚀能 力、 增设吹灰器等方法来降低排烟温度 。 2 对 于 作 为 热 力 系 统 核 心 的 给 水 回热 系 统 ， 可 以通 过调节 各 个 回热 器 中蒸 汽 放 热 温度 和 给水 平均 吸热 温度 ， 高 压加 热 器平 均 换 热 温差 分 别控 制在 1 5℃～ 2 O℃ 以内 ， 对 于低 压 加 热器 则 控 制在 1 O℃ 以下 ， 这 样 可减 少 回热 加 热 器 的煳 损 失 ， 并 且 除氧 器 由于 处 于 多股 煳 流 混 合 ， 是 回 热 系统节 能关 键所 在 。 3 对 于汽 轮 机 系统 ， 提 高各 级 汽 轮 机 的 相 对 内效率 可 降低I堋 损 ， 特 别是 对 压 力高 的级 组 效 果更 明显 。 5 结 语 根 据热 力 系 统炯 分 析矩 阵方 程 式 ， 针 对 7 0 0 ℃超 超 临 界 机 组通 过 构 建 热 力系 统 的 炯 分 析 数 学模 型进行 了炯 分 析 ， 得 出了 机组 中各设 备 的烟 分布情 况 。 炉膛 中燃 烧 与 传 热 的不 可逆 以及 排 烟 温 度 导致 锅炉 系 统 烟 损 最 大 ， 具 有 大 量 的 可 挖 掘 潜 力 。可 以通 过采 用 适 当 提 高 空气 预 热 温 度 以及 控制 空气 系 数 、 提 高 蒸 汽 参 数 、 降低 排 烟 温 度 等 方法 减少 锅炉 系统 的炯 损 失 。汽轮 机 中压 缸 I P 2 炯效率最高， 低压缸炯效率最低 、 炯损最大 ， 可以 从低 压缸 改进 机组 的节 能 潜力 ， 提高 各 气 缸 的相 对 内效率 可 以减 少 汽 轮 机 的焖 损 。随 着 抽 汽 品 质 的降低 ， 炯 效 率 也 逐 级 降低 ， 高 压 加 热 器 煳 效 率 明显 高 于低 压 加 热 器 。虽 然 低 压 加 热 器 炯 效 率 不高 ， 但 其 堋 损 失 已经 很 小 ， 由此 可 见 可 挖 掘 的节能 空间并 不大 。 ∞ 鲫 ∞ ∞ 加 如 加 m 0 2 0 8 6 4 2 O 善鞲 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 张 勇 ， 等 超 超 临界 7 0 0℃ 火 电 机 组 热 力 系 统 的 佣分 析 2 1 参 考 文献 [ 1 ]朱 明善．能量系统 的炯 分析 [ M] ．北京 清华 大学 出版社 ， 1 9 8 8 1 8 O一 3 4 2 ． E 2 ]B L UM R，B UG GE J ，K j a e r S ．AD 7 0 0 I n n o v a t i o n s p a v e t h e wa y f o r 5 3 p e r c e n t e f f i c i e n c y[ J ] ．Mo d e r n P o we r S y s t e ms ， 2 0 0 8， 2 8 1 1 ． [ 3 ]WE I S S I NGE R G，C HE N Q．Al s t o m b o i l e r d e s i g n s f o r t h e AD 7 0 0 p o w e r p l a n t [ C ] ．D e n ma r k Mi l a n c o n f e r e n c e ， 2 0 0 5 ． [ 4 ]WI E GHA RDT K．S i e me n s s t e a m t u r b i n e d e s i g n f o r AD7 0 0 p o we r p l a n t [ R 3 ．Mi l a n c o n f e r e n c e ， 2 0 0 5 ． [ 5 ]余炎 ， 刘晓澜 ， 范世望．二次再热 汽轮机关键技术分析及 探讨 口] ．热 力透平 ， 2 0 1 3 ， 4 2 2 ． E 6 ]吕国强 ， 王华 ， 马文会 ， 等．小龙潭 电厂 3 0 0 MW 机组热 力系 统媚分析[ J ] ．动力工程学报 ， 2 0 1 1 ， 3 1 2 8 5 1 0 8 ． [ 7 3张超 ， 刘黎明 ， 陈胜 ， 等．基于热经济学结构 理论的热力 系统 性能评价 [ J ] ．中国电机工程学报 ， 2 0 0 5 ， 2 5 2 4 1 0 8 1 1 3 ． [ 8 ]郭 民臣 ， 魏楠 ．电厂 热力 系统矩 阵热 平衡 方程 式及 其应 用 『 J ] ．动力工程 ， 2 0 0 2 ， 2 2 2 1 7 3 3 1 7 3 8 ． E x e r g y An a l ys i s f or Th e r mal P o w er Sy s t e m o f 7 0 0℃Su p e r cr i t i c al P o wer Uni t Z HANG Yo n g， Z HEN J i n g Sha nx i Un i v e r s i t y o f Sc i e nc e Te c hno l ogy M e c h a ni c a nd El e c t r o ni c En gi ne e r i ng， Xi ’ a n 7 1 00 21，Chi na Ab st r a ctBa s e d o n t h e e x e r gy a n a l ys i s a nd m a t r i x d i s t r i bu t i o n t h e o r y a nd c o m b i ne d wi t h t h e r e s e a r c h r e s u l t s o f t he AD7 00 t e c hno l o gy ． Ex e r g y a na l y s i s f o r un i t p a r a me t e r s o f A 7 0 0 ℃ 、 1 0 0 0 M W u l t r a s u pe r c r i t i c a l p owe r u ni t ，t o r e v e a l e xe r gy l os s d i s t r i bu t i o n，e x t e n t a n d o r i gi n o f s ys t e m c o mpo ne nt s ． Ca r r i e d on t he op t i mi z a t i o n i m p r ov e me nt a n d p r ov i d e d r e f e r e nc e f o r t he ne w u l t r a s up e r c r i t i c a l u ni t a n d e n e r gy s a v i n g p ot e nt i a l i t i e s ． Ke y w o r ds 7 0 0 ℃u l t r a s u pe r c r i t i c a l un i t ；t he r ma l s ys t e m ； e x e r g y a na l y s i s ； m a t r i x e qu a t i o n 上 接 第 1 6页 M a t h e ma t i c al M o d el s W hi c h Su i t f or Su p e r cr i t i c a l Uni t L o a d Ad a p t a t i on a n d P r i ma r y F r e q u e n c y R e gu l a t i o n R e s e a r ch GU J u n - j i e ， S ONG Xu e me i S c h o o l o f En e r g y P o we r a n d M e c h a n i c a l En g i n e e r i n g， No r t h Ch i n a E l e c t r i c Po we r Un i v e r s i t y ， Ba od i n g 0 7 1 0 03，Ch i n a Ab s t r a ct W i t h t h e i m p r o ve m e nt o f po we r g r i d a ut o m a t i o n， t h e de m a nd i s m o r e hi g he r t o uni t l o a d a da p t a b i l i t y a n d p a r t i c i p a t i n g i n pr i ma r y f r e q ue nc y r e g ul a t i o n a b i l i t y ．I n or d e r t o r e f l e c t ，e v a l ua t e a n d i m p r o ve t he s e a bi l i t i e s ， we f o un d ma t he m a t i c a l mo de l s o f s up e r c r i t i c a l t he r ma l po we r u ni t u nd e r di f f e r e nt l o a d s，b a s e d o n t he l u mpe d pa r a m e t e r me t h od ．W e do t he un i t l o a d a da p t a b i l i t y a nd pr i ma r y f r e qu e n c y r e gul a t i o n dy na mi c s i m u l a t i o n un de r d i f f e r e n t l o a d s wi t h Si mul i n k． I t d e mon s t r a t e s t he m a t he ma t i c a l mo de l s a r e c or r e c t a n d e f f e c t i ve ． The s e m o de l s pr o v i de a pl a t f or m f or i mpr o v i ng u ni t l o a d a d a p t a b i l i t y a nd p r i ma r y f r e q u e n c y r e g ul a t i on a b i l i t y S O t ha t l a y i n g a s ol i d f ou nd a t i o n f o r a c hi e v i ng t he o pt i ma l c o nt r o l o f l o a d f r e qu e n c y Ke y wor d s p owe r gr i d a ut o ma t i on；l o a d a d a p a t i on；l o a d f r e q ue nc y c o nt r ol ； m a t he m a t i c mod e l ；dy na m i c s i mul a t i o n；t he o pt i m a l c on t r o 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m