夜雨聆风一、摘要
随着我国“双碳”目标的不断推进，传统热电联产“以热定电”的运行模式已难以满足新型电力系统对机组灵活性和深度调峰能力的要求，亟需依托热电解耦技术提升系统的高效供热与负荷调节能力。
近年来，围绕热电解耦的研究，大多以单一案例或局部技术为主，系统边界、参数设定与评价体系不尽一致，难以形成具有可比性和可推广性的研究框架。
本文依托EBSILON软件的统一热力建模体系，对低温热源提取、低压缸零出力、高背压供热以及光煤互补供热等典型灵活性改造技术的系统构型、蒸汽抽引方式及电热耦合机制进行系统梳理；并在统一的建模逻辑与评价指标下，对各方案的热效率、供热能力、煤耗水平及变工况性能开展量化对比分析，总结不同技术路径的共性规律与差异化特征。在此基础上，进一步归纳了当前研究在模型一致性、工况覆盖性及工程适用性方面的不足，并明确未来热电解耦技术研究三大方向：强化动态行为模拟与闭环控制验证、拓展极端及不确定性场景多边界分析、发展多技术耦合与全生命周期优化。
研究可为热电联产机组灵活性改造的定量评估、工程选型和运行优化提供结构化的理论依据与方法保障。
关键词：EBSILON；热电联产；高背压供热；低压缸零出力；光煤互补供热
二、引言
随着我国“双碳”目标的深入推进以及新能源发电并网量的迅速增长，火电机组的有效利用小时数逐年降 低，其调峰任务愈加艰巨。燃煤热电联产（ＣＨＰ）机组是电网的重要组成部分，但其长期实行 “以热定电”调度模式，导致调峰能力受限，这一情况 在北方采暖 季节尤为严峻。因此，亟需对CHP机组进行灵活性改造。
热电解耦是燃煤机组灵活性改造的核心技术路径之一，旨在保证供热的条件下，通过重新分配汽轮机内主蒸汽的供热份额和做功份额，尽可能地减少蒸汽做功。
常见的热电解耦方法包括电厂耦合吸收式热泵供热、高背压供热、低压缸光轴供热、切除低压缸供热、低温热源提取供热、太阳能辅助等。为准确评估与优化热电联产机组的热电解耦改造方案，基于EBSILON等专业热力仿真软件的建模与性能模拟已成为主流方式。
EBSILON软件是由德国ＳＴＥＡＧ电力集团开发的电站工程仿真平台，其面向电厂整体热力过程与能源系统提供一体化建模与仿真解决方案。
软件内置“设计”与“变工况”两 种核心计算模式：设计模式用于基准状态的热平衡求解，变工况模式依托设计态参考值与部件特性曲 线自动计算不同负荷、环境与运行策略下的性能变化，从而可对机组部分负荷、供热调节及灵活性运行进行精确模拟。与Aspen plus、TRNSYS、EES等通用平台相比，EBSILON软件具有更突出的电站 工程导向。
EBSILON软件的建模对象直接对应电厂实际设备，其模块化结构不仅覆盖锅炉、汽轮机、换热器、吸收式热泵、烟气余热系统及冷端设备，还允许用户定义多抽点、多回热段、多旁路等复杂耦合路径，实 现电站系统的真实再现。此外，针对评估和优化电厂热电解耦方案，EBSILON软件的计算逻辑与模块体系与ＣＨＰ系统的物理耦合特征高度契合。
CHP系统的核心在于电－热双输出的能量分配与流动约束，往往涉及吸收式热泵、蓄热罐、低压缸零出力、旁路供热等多种技术路径，这些改造均可在EBSILON软件的模块层面直接实现配置与切换，因而更适合研究耦合程度、热耗率变化与节能潜力。
目前，已有许多 基于EBSILON软件进行CHP系统热电解耦研究。 肖彤彤聚焦３３０ＭＷ 供热机组耦合吸收式热泵技术改进的性能，改进方案较基准方案减少发电标煤量 3.4ｋｇ／（ｋＷ·ｈ）。郭建基 于EBSILON软件建立了机组仿真模型分析单级／两级供热模式下的热电耦合关系，明确供热可降低冷源损失，但供热调节的节流损失会降低中压缸效 率；电负荷越低、供热量越大，中压缸效率受影响越 显著。卫治廷基于EBSILON软件对比研究了蓄热罐、电锅炉、双背压改造对机组的影响，并进行负荷分配优化，发现50％及以上电负荷工况热耗率降低1.52％～1.93％，50％以下电负荷时热耗率降低 约0.5％。 庞春凤等基于EBSILON软件对抽凝供热、低压缸零出力供热、高低压旁路供热综合供热方式进行了多方面分析，发现低压缸零出力和高低压旁路供热较抽凝供热，其供热能力分别提升18.7％、 54.8％，低压缸零出力模式下供热热耗率较抽凝工况降低14％-24％，高低压旁路供热热耗率升高 35％-71％。
上述研究较好地展示了各灵活性改造技术的应用，但总体上仍存在不足：多数研究侧重于局部单元或某一改造技术的研究，难以全面揭示不同改造措施与经济效益之间的内在联系；关于部分负荷与变工况下的灵活性运行特征描述不足，导致仿真结论与实际工程运行存在一定脱节，降低了研究成果的工程适用性与推广价值。
针对上述问题，本文以EBSILON为统一仿真平台，系统梳理了若干典型的热电联产灵活性改造方案，包括耦合吸收式热泵的低温热源提取、高背压排汽供热、低压缸近零出力切缸及太阳能辅助供热等。从能量转化机理、蒸汽分配与回热结构、典型工况下的仿真表现等角度对各方案的供热能力、发电热耗与调峰潜力进行了横向比较，并在此基础上总结了不同技术的共性规律与差异化特征。
与传统热电联产综述相比，本研究的独特贡献在于：利用EBSILON软件的模块化部件建模、回热系统一致性求解与非设计工况自动修 正功能，提供了可操作的量化分析方法；依托该统一模型体系，能够归纳出适用于多种技术路径的热力机理与参数敏感性规律，并据此提出工程适用性的判断标准。
总体而言，本文不仅为灵活性改造方案的评估与优化提供了可复现、可扩展的方法论框架，也为其工程化推广指明了不足与改进方向。
三、耦合吸收式热泵
低温热源提取供热技术是指利用热泵从发电机组冷端散发的循环水余热、地热、空气热能等低品位热源中提取热量，从而为热网提供加热能力的技术。
在实际应用中，机组多采用吸收式热泵，以中压缸抽汽为驱动，提取循环水中的余热是该技术最常见的实现方式。该技术对于机组自身供热能力，机组灵活性都有显著提升。而在EBSILON软件中，可以使用7号蒸汽轮机冷凝器组件、103号组件吸收器组件、104号耦合精馏塔等组件来完成耦合吸收式热泵系统的仿真。耦合式热泵技术的优化需兼顾内外部参数：内部需通过控制溶液浓度、传热性能和部件温度实现高效循环；外部需匹配热网负荷、循环水参数和驱动热源条件，最终在提升性能系数（COP）的同时，降低机组煤耗率和供热耗汽量，实现热经济性与调峰能力的平衡。
郭中旭等利用EBSILON软件研究热负荷等外部参数变化对耦合吸收式热泵供热系统热经性影响，其耦合吸收式热泵如图１所示，M表 示电动机。
研究结果表明：机组的出水温度随热负荷增大而升高，COP随热负 荷增大而降低，机组抽汽量随热负荷的增大而增加，且在相同热负荷下，与常规供热机组相比其总发电量提高2.9％左右，平均发电标准煤耗率降低2.7％左右，节能与调峰协效 果显著。然而郭中旭等的研究仅将环境温度作为变工况的驱动因素，未考虑湿度、风速等气象参数对空冷系统散热效率的影响，而这些因素会间接改变循环水温度，从而影响热泵低温热源的品质。
针对热泵内部参数对热力系统经济性的影响，李蔚等基于EBSILON软件构建耦合吸收式热泵的某超临界、一次再热350ＭＷ 热电联产机组热力模型，并分析发生器温度、吸收器温度、溶液浓度等热泵内部参数以及供热负荷、环境温度等外部参数对热泵效率和机组发电标准煤耗率、热电比等的影响规律。发现热网回水温度每升高10Ｋ，热泵性能系数下降约0.1％，机组的热经济性下降约４％， 可通过提高热泵供热负荷，减小机组热经济性下降的幅度；提高低温循环水温度，热泵COP和机组热经济性均增大，当热网回水温度与其温差小于１０Ｋ时，供热性能提高效果不明显。该工作借助 EBSILON软件在模型中嵌入热泵各部件的控制规则（如发生器通过调节抽汽量维持凝结水温度、蒸发器通过压力调节工质温度、冷凝器通过换热端差控 制出口水温），实现与实际热泵运行逻辑一致的动态仿真，从而揭示了吸收式热泵耦合条件下机组性能的动态变化规律。
上述研究均以间接空冷热电机组为基础展开，但普遍假定循环水温度处于正常运行区间，忽略了我国北方地区在冬季常出现的低于 ０℃ 的低温情形。在此条件下，空冷管束出口的循环水在部分运行工况下可能直接进入吸收式热泵系统，从而带来结霜、冻结甚至管束损伤等潜在安全风险，这使得常规模型难以准确反映严寒条件下系统的真实性能与运行边界。因此，有必要进一步讨论冬季低温条件下的特殊运行特征与防冻策略，以完善热泵耦合空冷系统在严寒地区的可行性 分析。杨存辉使用 EBSILON软件建立了两台350ＭＷ 耦合吸收式热泵的间接空冷热电联产机组模型进行研究。为了提高模型自动化水平，研究使用多种控制器实现双机组模型热量流量温度和压力平衡，如图2、3所示。
EBSILON软件内置的多类型控制器不仅可以实时耦合自动调节热量、流量、温度及压力，而且可以在复杂工况下保持模型稳定性，使仿真精度和效率大大提高，同时还可以通过逻辑线实现对温度的实时耦合 和自动调节。然而，研究中搭建的EBSILON模型只涵盖了汽轮机侧核心设备，没有对供热侧关键进行严格区分，对设备关键并列设备进行区分：如１号机组配置的８台20ＭＷ 耦合溴化锂热机，其差异化运行特性在模型中并没有得到体现；热网侧并列的热网加热器也没有单独建模，忽略了设备个体差异对整体热经济性的影响。
随着机组容量的提升，单耦合吸收式热泵热电联产机组在变工况时的灵活性受限，同时系统能量利用下降。对于这一问题，陆树银等提出耦合吸收式热泵和螺杆膨胀机的热电联产的运行新模式，发现耦合吸收式热泵方式提高了机组106ＭＷ 的最大供热负荷，降低了额定供热负荷下6.6％的最小功率负荷系数，提高了机组的错峰能力；机组总标准煤耗率最高降幅达9.5％；在热耗率验收工况（ＴＨＡ）下，额定供热负荷下，可回收电厂13.56ＭＷ 循环水的能量，使效率提高5.2％，如图4、5所示。当热用户负荷需求超过吸收式热泵额定功率时，该方案通过EBSILON软件实现中压缸抽汽驱动吸收式热泵，并将部分中压缸排汽引入螺杆膨胀机发电的复杂设计，以计算节流过程减少的损耗。
吸收式热泵供热技术以中压缸抽汽为驱动源，将汽轮机冷端低品位余热提升品位后并入热网，实现热电联产机组的有效热电解耦。该技术 可显著回收冷源损失、提高系效率并增加灵活出力，在相同煤耗条件下大幅提升供热能力和深度调峰幅度。与低压缸零出力、高背压供热等技术相比，其对发电功率的影响最小、调节范围更宽，且通过多级串并联或耦合螺杆膨胀机等措施可进一步改善能量利用率。然而，该技术性能对环境温度、热网回水温度等外部条件较为敏感，COP与供热经济性随工况波动较大。此外，现有研究仍存在一定局限：仿真 层面，多台并列热泵不同型号、容量等个体特性未得到严格区分，导致模型对设备差异敏感性分析不足；研究边界多局限于机组本体，未考虑热网侧动态水力－热力特性对热泵性能的反作用；极端气象条件与长期运行衰退的动态评估亦较少。未来研究应拓展至并列热泵个体化精细建模、机组－热网联合变工况仿真以及极端气象与长期运行条件下的系统动态评估，结合EBSILON软件瞬态组件揭示外部扰动下 的耦合规律与安全边界，从而为该技术的应用提供更为可靠的工程指导。
四、低压缸零出力改造
热电联产机组因低压缸设计需满足末级叶片的最低冷却流量要求，导致传统抽凝供热模式下最小电出力较高，调峰深度受限。低压缸零出力改造技术通过在低压缸进汽管道上设置全密封液压蝶阀并辅以旁路冷却蒸汽系统，在高真空条件下完全或近完全切断低压缸进汽，使低压缸停止做功或仅维持极低出力，主蒸汽几乎全部用于对外供热，从而实现热电的高度解耦。
4.1低压缸零出力改造技术路径
低压缸零出力改造能够有效降低机组最小出力，但在应用中需重点关注热力与机械安全风险，包括末级叶片冷却不足、轴系热不均衡、冷端换热效率下降以及阀门切换冲击等安全问题。基于此，陈建国等以 某发电公司 300ＭＷ 机组为例，通过EBSILON软件精准模拟低压缸零出力时小容积流量工况，复现叶片脱流、鼓风放热等现象，为安全措施设计提供仿真支撑；同时嵌入高真空维持系统，模拟背压变化对叶片强度的影响，辅助安全校核。
热网疏水系统的布置方案对供热机组的安全性与经济性具有重要影 响。刘军等以某300ＭＷ 纯凝机组为对象，在考察低压缸零出力技术应用的基础上，对比分析了多种热网疏水系统布置方案的性能，最终推荐在轴封冷却器与５号低压加热器之间增设疏水降温器，如图６所示。
研究结果表明，低压缸零出力改造后，各方案的最小供电标准煤耗可 降低31.63ｇ／（KW.ｈ），凝结水泵出口工况下尤为显著，充分体现了该技术在节能降耗方面的潜力以及合理疏水系统布置的重要性。然 而，该研究在EBSILON软件的应用深度上仍存在一定局限：模型验证环节较为薄弱，仅采用部分热平衡参数与设计值对比，未对回热系统、疏水系统及冷却蒸汽系统等关键子系统进行全面校核，也未引入实际运行数据进行参数辨识与模型精调；未充分利用EBSILON软件 的变工况与控制逻辑功能，对不同疏水方案下可能引发的安全风险进行定量评估，限制了研究结论的工程指导意义。
2.2低压缸零出力改造热力性能分析
虽然现有研究在技术层面对低压缸零出力的安全性、机组结构改造等方面已有较多论述，但针对切缸后机组热工性能的系统分析还很有限。本节将重点介绍近年来对低压缸近零出力改造后机组热工性能的研究进展。
戈志华等通过EBSILON软件构建模型，对某３３０ＭＷ 空冷供热机组改造前的差异以及低压缸近零出力改造在能耗分布、最大供热负荷提升和调峰能力等方面进行对比分析，得到的能流图如图７、８所示。
在相同的供热量下，切缸工况机组比抽汽供热工况供热抽汽增多，低压气缸近零出力，降低了机组发电功率，增加了调峰深度，为热电联 产机组提供了实现深度调峰的可能。同时，EBSILON软件支持自定义组件，可在同一机组模型基础上快速切换５种疏水方案，无需重复建模，大幅提升了研究效率；并能精准模拟疏水温度、流量对回热系统的影响。然而，该研究构建的模型主要针对静态工况分析，尚未涉及切缸运行及模式切换过程中机组的过渡状态，对稳定性与能耗的动态响应特性仍缺乏深入探讨。
范志强等从供热机组抽凝工况和低压缸零出力工况的热力性能、调峰性能进行对比，发现零出力模式下，供热抽汽量较抽凝模式提升16.25％；当主蒸汽流量为最小值时，供热抽汽量仍达217.9ｔ／ｈ，较抽凝模式提升72.9％，且相同供热负荷下发电标准煤耗率降低27.2-57.8ｇ/(ｋＷ·ｈ），节煤效果显著。此外，该研究对经济性能开展了更细致的分析。如图９所示，当热负荷在162～310ＭＷ 时，零出力模式因深度调峰补偿收益显著，净收益高于抽凝模式；当热负荷 在310～375ＭＷ 时，抽凝模式无需牺牲发电收益即可满足供热需求，净收益更优，为实际运行中的模式选择提供了明确依据。然而，研究仅指出低压缸零出力模式下电负荷无调节能力，未详细分析该模式对电网调频、爬坡速率等动态调峰指标 的影响，也未对比不同电网负荷波动下两种模式的适应性。同时，在经济分析中，上网电价、热价、煤价等参数采用固定值，未考虑市场价格波动对净收益的影响，缺乏敏感性分析。
低压缸零出力改造技术通过完全或近完全切断低压缸进汽，使主蒸汽除少量冷却蒸汽外几乎全部用于对外供热，从而实现热电的高度解耦。该技术可显著降低最小技术出力、大幅提升最大热电比与供热能力，在高热负荷工况下发电标准煤耗率较传统抽凝模式降低20～50ｇ／（ｋＷ·ｈ）。与吸收式热泵方案相比，其供热能力提升更显著、热电解耦程度更彻 底；与高背压供热相比，其调峰下限更低。然而，该技术也存在电力侧调节余地丧失、机械改造复杂、投资较高以及低压缸冷却与安全运行风险等固有局限。现有研究多借助 EBSILON软件量化该技术对最低出力、供热能力及热耗率的影响，但主要集中在稳态或准稳态性能评估，较少涉及切缸切换过程的动态特性，也未充分考察热网侧扰动对机组运行的反作用；经济性分析多采用固定能源价格，忽略改造停机损失、维护成本及全生命周期费用，导致非供热期综合经济性与发电适应性评价不足。 随着EBSILON软件的迭代升级，其动态仿真精度、多系统耦合能力及外部接口开放性已大幅提升，能够有效弥补上述研究白；通过COM／Python接口，可将仿真结果无缝导出至外部经济模型，实现敏感性与全生命周期分析。随着未来EBSILON软件版本数值稳定性与控制逻辑的进一步优化，其将为动态性能与经济性耦合研究提供更强支撑，从而推动该技术向更安全、更经济的工程应用演进。
五、高背压供热改造
高背压运行供热，是指通过技术改造，提高汽轮机排汽压力和温度的一种供热方式。其不仅使机组循环热效率上升，而且使机组供暖能力得到大幅度提高，供电用煤量得到降低。
5.1空冷机组高背压供热改造
空冷机组因具有较高的设计背压，可在冬季适当提高背压加热循环 水，以达到对外供热的目的。
冯澎湃等以EES和EBSILON平台为基础建立了传热和供暖特性模型，对系统冷端的变工况运行特点进行了分析，分别得到空冷岛不同列风机在机组不同工况下的冷端传热特性、空冷岛的耗电量、机组净功率，精准匹配不同环境温度下的风机运行方式———低温时少列风机运行防冻，高温时多列风机运行节能，确定了冷端与供热系统的协同优化方式。
结果表明，其供电煤耗最低可达178.34ｇ／（ｋＷ·ｈ）， 远低于300ＭＷ 级亚临界纯凝空冷机组，大幅降低了污染物排放。杨海生等使用EBSILON软件搭建了配置高背压供热和抽凝供热耦合系统的660ＭＷ 超临界直接空冷供热机组，抽凝供热模式最小调峰出力达207.91ＭＷ，高背压模式达270.25ＭＷ，耦合模式可通过调整背压进一步降低最小出力，在20kpa背压时降至240ＭＷ，大幅提升电 网对可再生能源的消纳能力。在上述研究中，EBSILON软件的应用优势具有共性且适配不同研究场景：不同工况下主蒸汽流量模拟值与设计热平衡数据的误差不高于0.7％，能准确输出低压缸排汽容积流量、供热量耗煤量、机组调峰出力等关键参数。此外，研究需覆盖纯 高背压－抽凝－耦合等多种供热模式，以及20～33kpa背压、0～400ｔ／ｈ抽汽流量的宽工况范围，EBSILON软件可高效完成多变量组合仿真，同时将低压缸末级叶片最小容积流量作为硬约束集成至模型，确保仿真过程中不突破安全边界。
5.2湿冷机组高背压供热改造
章艳等利用EBSILON软件模拟建模亚临界高背压供热改造机组，分析纯背压、抽背２种典型工况下主蒸汽质量流量、抽汽质量流量对电热关系的影响。同时，建立了动态可行的域模型与传统线性模型进行 对比，以达到热电厂的精细化运行。
２种分配方案都优先采用高背压机组发电供热。该方案２中，350ＭＷ 机组在相同供热功率下发电功率变化范围扩大2.37～4.24ＭＷ，厂级日节煤量达29.62ｔ；尤其在高热负荷与高发电负荷场景，节煤 效果更突出，充分挖掘了高背压机组的节能潜力。
5.3背压改造非供热期经济性影响
万燕等运用EBSILON仿真软件建立高背压供热汽轮机变工况计算模型，如图10所示。结合单耗理论，详细对比分析单转子和双转子互换这两种高背压供热改造方式在供热季、与非供热季的经济性及能耗情况，结果表明双转子互换方式在供热季平均发电煤耗低了0.24ｇ／（ｋＷ·ｈ），最大供热量少了6.48ＭＷ，非供热季其效率高于单转子方式。但考虑到双转子互换方式供热季优势并不明显，且每年需要更换２次转子，因此对于大型热电联产机组高背压供热改造首选单转子方式以降低成本。研究为大型热电联产机组高背压供热改造方式的合理选择提供了理论依据。但该研究基于稳态工况分析，未考虑机组在供热季与非供热季切换过程中的动态响应，如背压突变对汽轮机振动、排汽温度波动的影响，难以反映实际运行中的瞬态安全性和能耗波动。虽提及双转子互换方式需每年更换２次转子，成本较高，但未具体量化更换过程中的停机损失、设备损耗，对机组全生命周期经济性评估不够精确。
高背压供热技术通过提高汽轮机排汽压力与温度，实现排汽余热的高效回收并入热网。该技术对汽轮机本体改动小、投资适中、供热可持续性强且无需附加设备，改造后循环热效率显著提升，供热能力大幅增加，发电煤耗明显降低。在实际工程应用中，空冷机组可将背压提升至冬季防冻阈值以上，湿冷机组则多采用纯背压或抽背并行模式。与低压缸缸技术相比，高背压改造供热能力增幅虽属中等，但 施工难度与投资成本更低；在改造方案选取方面，双转子互换方式在供热季煤耗略优，但需每年两次转子更换，维护成本较高；单转子方案供热量略低，却具有更高的运行稳定性。尽管具备上述优势，该技术仍存在固有局限与研究空白：背压适度提升可增加余热回收比例，但过高则导致可用能损失与发电功率下降；同时对冷端流道变化敏感，需严格保证最低冷却蒸汽流量以避免末级叶片失冷。目前，低流量工况下叶片冷却机理及安全边界研究不足，尤其缺少背压快速切换时的动态仿真案例；背压改造改变了汽轮机热力运行点、抽汽结构及泵阀控制方式，可能加速叶片疲劳、轴承磨损及轴系寿命折减，但相关寿命预测与长期可靠性量化分析仍较少。未来研究应重点强化低流量工况叶片冷却的动态仿真、全厂全生命周期经济评估以及设备长期可靠性分析，为高背压供热技术的优化迭代提供更加全面、系统化的理论与数据支撑。
六、太阳能辅助热电系统
太阳能热发电系统（CSP）具有可储热、可调峰、可连续发电的特点，可在发电量过剩时将能量存储、 在需求高峰时释放，显著增强系统 的调峰能力，但仍有调峰不稳、效率低的问题。而光煤互补式的供热技术在保证电厂的深度调峰能力的前提下，解决了太阳能热发电系统存在转换效率低、输出功率受天气因素影响等稳定性低的问题，现阶段电站的光热发电效率约为14％～17％，在光热互补新型供热技术 的设计与仿真领域，EBSILON软件的优势同样突出。其模块库内置了多种太阳能集热器（槽式、塔式等）、储热罐（熔盐单罐／双罐）、导热油－蒸汽换热器以及光热场边界条件组件，能够完整再现光热 场、储热系统与汽轮机回热回路的能量协同结构。
6.1太阳能辅助热电系统基础研究
在基础研究阶段，许多工作在设计负荷和典型气象条件下基于EBSILON软件构建系统模型，用于验证太阳能辅助方案的可行性，以评估各方案的循环热效率、排烟温度等性能差异。肖卓楠等利用EBSILON软件搭建如图11所示的发电、供热可灵活调节的300ＭＷ 太阳能辅助热电联产系统，精准捕捉到不同方案下调峰最优的主蒸汽参数组合，且仿真值与机组实际运行数据的最大相对误差不高于1.76％。此外，EBSILON软件的多系统耦合分析能力适配太阳能集热－热电联产－热网的复杂耦合需求，原始单机调峰容量43.65ＭＷ，太阳能辅助后提升至57.56ＭＷ；原始双机调峰容量86.19ＭＷ， 辅助后提升至157.19ＭＷ，清晰呈现了太阳能与热电系统的耦合效果，避免了单一系统分析的局限性。
在太阳能与燃气联合循环热电联产系统耦合方面，李航行等基于EBSILON软件构建集成太阳能燃气－蒸汽联合循环（ISCC）热电联产系统研究结果表明，太阳能热输入显著扩展了系统的热电可行域，在相同供热负荷下，电负荷调节范围较传统燃气－蒸汽联合循环大幅拓宽，深度调峰能力得到明显提升。同时，配置储热罐可有效平抑太阳能辐射的间歇性和波动性，降低燃气轮机负荷波动幅度，从而提高机组运行稳定性并减轻频繁变负荷对设备的冲击。
在太阳能与燃煤机组直接耦合领域，庞力平等通过在锅炉过热装置 上抽汽加热和烟气再循环，提出了将太阳能与锅炉受热面能量匹配的塔式太阳能接入1000ＭＷ 燃煤锅炉的新方案。模拟结果显示，该方案能够减少约7.2ｇ／（ｋＷ·ｈ）的燃煤消耗，同时提升锅炉效率。此类研究量化了高温ＣＳＰ与燃煤机组耦合的热力学特性，提供了实际工程应用的资料参考。
高佳圣等采用EBSILON软件分析比较了机组３种方案改造前后的效率和经济性差异，结果表明太阳能辅助抽气采暖机组，在太阳能输入功率不变的情况下表现最好。改造后系统如图12所示。改造后的机组回收了集成太阳能产生的余热后供热能力增强；在低发电功率、较高背压和较低热网供回水温度时节煤更多；在低发电功率 较低背压及较高热网供回水温度时机组的供热能力进一步提升。该研究展示了通过EBSILON软件设置低压缸进汽切断、背压调节等边界条件，可以模拟高背压工况下乏汽的流动与换热过程，精确计算热网凝汽器的余热回收量。此外，在同一模型框架下能够快速切换传统抽汽、太阳能辅助抽汽和高背压等多种方案，便于对比节煤率、供热量等指标，无需重复建模，大幅提升了研究效率。
6.2太阳能辅助热电系统关键参数影响机制
在对太阳能辅助热电系统性能进行了初步验证后，研究重心转向在实际运行条件下的动态响应和关键参数影响机制。此类研究引入了太阳辐射、环 温度、机组负荷波动等变量，分析系统在变化工况下的特性，以识别设计和运行中的瓶颈与敏感环节。
对于槽式光热系统，耿直等建立了一个中低温槽 式光热发电系统模型，如图13所示。研究模拟了春分、夏至等典型日的运行特性，同时 EBSILON软件内置的有机工质物性库，可准确计算膨胀机功率、蒸发器换热量等参数，模拟中低温工况下的热功转换过程。这些结果揭示了季节变化对发电效率和光学性能的影响，为后续与热力机组时序匹配和并网策略提供了基础。此外，耿直等使用EBSILON 软件设计３类耦合方案，对比系统发电量、热效率与排烟温度，并重点考察了法向直接辐照度和环境温度等参数对发电效率和燃料节约的影响。结果表明： 太阳能燃气联合循环系统的循环热效率达到44.1％，显著高于传统系统的39.8％；在相同总出力下，该系统可节省天然气2.638ｋｇ／ｓ。
这些分析深化了太阳能与联合循环之间的能量耦合机理，表明精确的气象数据和动态控制策略对优化系统性能至关重要。总体而言，基础模型构建阶段主要通过静态仿真验证系统可行性，常以循环热效率、热负荷和燃料消耗率作为主要指标，并为后续的动态性能分析和优化研究提供基准数据。
目前关于分析机组动态特点的研究已形成大量成果，在此基础上许多研究者对能效通过系统结构改进、运行策略改善的方法作了进一步的探讨。徐文韬通过EBSILON软件，构建了带储热装置的太阳能辅助350ＭＷ 煤发电系统模型，对比３种给水集成方案的热经济性。最终发现并联于1.2.3高加， 加热３号高加进口的给水方案的热耗率、汽耗率及标准煤耗率最低；运用遗传算法优化储热罐参数，得出径高比5/8.5时储热量最大，并通过 ＭＡＴＬＡＢ 软件模拟温度场确定储热约300ｍｉｎ时换热停止。技术经济性分析显示，该系统比不带储热装置的系统日节煤至少7.62ｔ，发电成本低0.0006元／（ｋＷ·ｈ）， 提升了可再生能源竞争力。
综上，太阳能辅助热电系统该技术将集中式 ＣＳＰ与火电机组耦合，在高需求时段提供辅助蒸汽，实现热电解耦并减少煤耗。以上典型研究构建了槽式或塔式太阳能集热系统与燃煤／燃气机组耦合的EBSILON模型，验证了方案可行性。结果表明，在太阳能场固定输入功率下，集成太阳能装置的供热系统总体节煤效果最佳，机组供热能力显著增强。与其他改造技术不同，光热互补最大特点是无需牺牲机组发电装置，可在白天利用可再生热源，进一步解耦热电负荷。其供热能力提升受太阳辐照条件限制，通常在晴天正午可获得最大输出；循环热效率一般在40％以上，较传统燃机循环高出数个百分点。但由于 ＣＳＰ效率较低，对发电效率的直接提升有限，更侧重于节约燃料。该技术对环境依赖性强，动态特征突出，需要构建动态气象模型和控制策略以平滑出力波动。目前研究多聚焦静态效能和优化方案选择，动态工况下光热－热电协同调度及储热系统集成仍有待深入。
七、结论
EBSILON软件作为电站热力系统仿真领域的主流专业平台，在高参数热电联产系统灵活性改 造、热电解耦技术优化及多能源互补系统集成等相关研究与工程实践中，已展现出重要应用价值与技术优势。本文系统梳理了基于EBSILON软件的耦合吸收式热泵、低压缸零出 力、高背压供热、太阳能辅助供热4类典型灵活性改造技术的物理机理、建模方法、关键参数影响规律及工程适用性，如表１所示。
当前研究不足主要体现在３方面。
①动态特性分析滞后：如低压缸切缸切换过程的瞬态冲击、高背压快速升降的振动波动、吸收式热泵启停下的溶液浓度变化、光热场法向直接辐照度突变时的储热响应等，均未结合实测数据进行分钟级仿真，导致安全边界评估不准；
②系统边界狭窄：多止步于机组本体，未纳入热网侧动态水力－热力特性、极端气象或长期运行衰退；
③经济性评估单一：多采用固定电热价／煤价，忽略调峰补贴、碳交易收益、改造停机损失与维护成本，导致非供热期综合经济性低估。
针对热电联产灵活性改造研究应结合上述不足，未来应聚焦以下方向发展。
（１）强化动态行为模拟与闭环控制验证：在现有稳态模型基础上亟需构建瞬态部件模型，实现低压缸切缸切换、高背压快速升降、吸收式热泵启停及光热法向直接辐照度扰动的分钟级动态仿真。EBSILON软件的模块化结构和非设计工况自动修正能力可作为动态扩展的基础逻辑，并通过与 ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ等控制系统平台的接口联动，开展预测控制与最优调度的闭环验证，为深度调峰策略提供高保真支撑。
（２）拓展极端条件与不确定性场景的多边界分析。未来研究需构建 “机组－热网－气象”一体化模型，将热网动态水力、热力特性、极端气象冲击及设备性能随时间衰减纳入统一框架。依托EBSILON软件的系统级能量平衡求解与部件耦合能力，可进一步与蒙特卡罗等不确定性分析方法结合，形成可对严寒防冻、大幅流量扰动及低法向直接辐照度衰退等最劣工况进行鲁棒性评估的综合模型体系。
（３）发展多技术耦合与全生命周期优化：基于遗传算法等工具，整合吸收式热泵＋高背压＋光热等组合，综合评估碳排放、度电成本、设备寿命折减、调峰补偿收益，实现从设计到退役的全链条决策；同 时，探索电－热－氢－碳多能流集成，助力“三改联动”与 新型电力系统建设。