燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱供電量?jī)?yōu)化分配研究

宋曉瑋，張國(guó)強(qiáng)，李永毅，楊勇平，王 俊

?

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱供電量?jī)?yōu)化分配研究

宋曉瑋1，張國(guó)強(qiáng)1，李永毅1，楊勇平1，王 俊2

（1.華北電力大學(xué)能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，北京 102206； 2.神華國(guó)華（北京）分布式能源科技有限責(zé)任公司，北京 102206）

為研究燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組額定熱電任務(wù)下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式問(wèn)題，本文運(yùn)用模塊化建 模方法對(duì)機(jī)組各部件建模，基于以熱定電的熱電比關(guān)系，分析了4種供熱負(fù)荷的5種運(yùn)行模式的盈利能力。結(jié)果表明：純發(fā)電情形下，不同運(yùn)行模式之間的盈利差值最大值可達(dá)到6.04%；隨著機(jī)組供熱負(fù)荷的不斷增大，與純發(fā)電情況相比，好處歸電法發(fā)電效率的變化趨勢(shì)發(fā)生改變，不同運(yùn)行模式間的盈利差值最大值1.52%出現(xiàn)在供熱負(fù)荷1 388.89 GJ/h機(jī)組，幾種模式盈利能力差別較小。建議在滿足發(fā)電量、供熱量的前提下，特別是在純發(fā)電和高供熱負(fù)荷情況下，機(jī)組盡可能以高電負(fù)荷與低電負(fù)荷組合的效率運(yùn)行模式1運(yùn)行。

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)；熱電比；熱電聯(lián)產(chǎn)；變工況；盈利能力；運(yùn)行模式；熱電分配

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是一種清潔能源、綠色電力，具有高效、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)[1]。與燃煤機(jī)組相比，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組最大程度實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用，發(fā)電熱效率高達(dá)55%[2]，且運(yùn)行靈活，調(diào)峰能力強(qiáng)[3]。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的常規(guī)分析方法有熱量法（好處歸電法）、實(shí)際焓降法（好處歸熱法）、?方法、損失功率法[4-6]。何青等[7]建立燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)的熱量法正反平衡模型與?方法模型，對(duì)比了2種經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法的差異。武小兵[8]應(yīng)用損失功率法，基于供熱量增大以發(fā)電量減少為代價(jià)，分別針對(duì)固定電價(jià)與分時(shí)電價(jià)找出熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)，確定有利于熱電聯(lián)產(chǎn)的熱價(jià)與電價(jià)。李麗萍等[9]通過(guò)比較燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組在不同的年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)的情況下的運(yùn)行模式、供熱能力、熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)與調(diào)峰能力來(lái)分析供熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)熱電廠，吳龍等[10]改進(jìn)熱電分離、以熱定電的熱電負(fù)荷方案，考慮了熱化做功系數(shù)的變化，以總熱耗最小作為電負(fù)荷分配指標(biāo)，有效降低機(jī)組的總熱耗。

供熱機(jī)組的熱電分配問(wèn)題是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。但目前研究多限于燃煤機(jī)組，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱電分配問(wèn)題研究基本處于空白。雖然機(jī)組總發(fā)電量與供熱量確定，但分配到每個(gè)基本運(yùn)行時(shí)間單元的發(fā)電量、供熱量可規(guī)劃。分配不同，盈利能力不同。因此，在保證月發(fā)電量和供熱量的前提下，如何優(yōu)化分配每個(gè)小時(shí)的發(fā)電計(jì)劃與供熱計(jì)劃，使機(jī)組消耗天然氣量達(dá)到最低，對(duì)提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。

1 方法與模型

1.1 機(jī)組概述

本文選用西門子公司生產(chǎn)的型號(hào)為V94.3A機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)由1臺(tái)15級(jí)軸流式壓比為17的壓氣機(jī)、1臺(tái)4級(jí)透平和燃燒室及其燃?xì)廨啓C(jī)輔助系統(tǒng)組成。燃?xì)廨啓C(jī)采用運(yùn)行策略為等燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度（4）調(diào)節(jié)方式，即調(diào)節(jié)壓氣機(jī)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）維持4不變至IGV調(diào)至最大；底循環(huán)的運(yùn)行策略為滑壓調(diào)節(jié)，即汽輪機(jī)負(fù)荷在45%~100%時(shí)采用滑壓運(yùn)行方式。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的壓氣機(jī)、透平、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)熱力參數(shù)取自北京京橋熱電有限責(zé)任公司熱平衡圖。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)如圖1所示，主要參數(shù)見(jiàn)表1[11-12]。

C—壓氣機(jī)；CC—燃燒室；GT—燃?xì)馔钙?；HP—高壓缸；IP—中壓缸；LP—低壓缸；HPSH、IPSH、LPSH—高壓、中壓、低壓過(guò)熱器；RH—再熱器；HPEV、IPEV、LPEV—高壓、中壓、低壓蒸發(fā)器；HPEC、IPEC、LPEC—高壓、中壓、低壓省煤器。

表1 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組主要參數(shù)

Tab.1 Main parameters of the combined cycle unit

1.2 經(jīng)濟(jì)性盈利模型

本文采用Java對(duì)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的各個(gè)主要設(shè)備進(jìn)行建模和模擬分析。

針對(duì)壓氣機(jī)模塊，首先基于V94.3A型機(jī)組的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算[13]，再在設(shè)計(jì)工況參數(shù)的前提下采用逐級(jí)疊加法[14]計(jì)算其變工況參數(shù)；對(duì)于燃燒室模塊，僅考慮必要的燃燒效率和壓力損失；對(duì)于透平模塊，考慮冷卻空氣量的影響，采用簡(jiǎn)化的Flügel公式描述透平進(jìn)口壓力、溫度與流量之間的關(guān)系；針對(duì)余熱鍋爐模塊，首先根據(jù)余熱鍋爐與蒸汽輪機(jī)機(jī)組熱力參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)工況的模擬，從而獲得所需的各個(gè)換熱面的設(shè)計(jì)參數(shù)，然后根據(jù)能量守恒和換熱平衡的原則進(jìn)行編程，計(jì)算余熱鍋爐各個(gè)受熱面以及汽輪機(jī)高、中、低壓缸變工況熱力參數(shù)?；谝陨下?lián)合循環(huán)變工況的模型，在給定供熱量、發(fā)電量、運(yùn)行小時(shí)數(shù)及其環(huán)境參數(shù)的前提下，計(jì)算發(fā)電負(fù)荷與供熱負(fù)荷。具體經(jīng)濟(jì)性盈利計(jì)算流程如圖2所示。利潤(rùn)計(jì)算公式為

式中：n為利潤(rùn)，元；為供熱量，GJ；r為熱價(jià)，元/GJ；為發(fā)電量，kW·h；e為電價(jià)，元/(kW·h)；為總耗氣量，m3；f為氣價(jià)，元/m3。

圖2 經(jīng)濟(jì)性盈利計(jì)算流程

Fig.2 Flow chart of the economic profit calculation

1.3 基于熱電比的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率運(yùn)行模式分類

圖3為二拖一聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的熱電比關(guān)系曲線。全廠機(jī)組由2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)各配備1個(gè)余熱鍋爐拖動(dòng)1臺(tái)汽輪機(jī)運(yùn)行。假設(shè)2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)、2臺(tái)余熱鍋爐在相同狀態(tài)下運(yùn)行。

圖3 環(huán)境溫度為?4.2 ℃時(shí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱電比變化規(guī)律

由圖3可見(jiàn)，在某一環(huán)境溫度下，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的某一供熱負(fù)荷可對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率范圍不同。因此，在保證供熱量和發(fā)電量一定的前提下，供熱負(fù)荷確定，運(yùn)行小時(shí)數(shù)即可確定。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率的變化不同會(huì)影響機(jī)組總的盈利能力，因此本研究提出了幾種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率的變化運(yùn)行模式，在同一供熱負(fù)荷的情況下，通過(guò)分析幾種不同運(yùn)行模式的盈利情況來(lái)分析燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組的盈利能力。5種常見(jiàn)規(guī)律的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率變化規(guī)律的運(yùn)行模式如下：

1）平均運(yùn)行模式 即等聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率運(yùn)行模式。取該供熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率范圍的出功均值，計(jì)算獲得該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率的機(jī)組運(yùn)行560 h的盈利。

2）正弦函數(shù)運(yùn)行模式 取該供熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率范圍的最大值與最小值作為機(jī)組運(yùn)行的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率波峰與波谷，取80 h為1個(gè)周期，共7個(gè)周期。

3）梯形運(yùn)行模式 取該供熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率范圍的最大值與最小值分別作為機(jī)組第1 h和第560 h的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率。以1 h為1個(gè)運(yùn)行基本單元，隨時(shí)間推移聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率依次減小，計(jì)算機(jī)組各個(gè)小時(shí)的燃料消耗量從而得到總的燃料量，繼而計(jì)算機(jī)組運(yùn)行560 h的盈利。

4）效率運(yùn)行模式1 即最大最小出功運(yùn)行模式。取該供熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率范圍的最大值max與最小值min各自對(duì)應(yīng)的參數(shù)作為機(jī)組運(yùn)行的依據(jù)。在總運(yùn)行小時(shí)數(shù)滿足560 h的前提下，通過(guò)協(xié)調(diào)2種運(yùn)行模式的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，保證機(jī)組的總發(fā)電量和供熱量滿足要求。

5）效率運(yùn)行模式2 即中間效率運(yùn)行模式。在該供熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率的范圍內(nèi)，首先計(jì)算好處歸電法發(fā)電效率的最大值max與最小值min的差max?min，取max?1/4(max?min)與min+1/4(max?min)各自對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率作為機(jī)組運(yùn)行的依據(jù)，在總運(yùn)行小時(shí)數(shù)滿足560 h的前提下，通過(guò)協(xié)調(diào)2種運(yùn)行模式的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，保證機(jī)組的總發(fā)電量和供熱量滿足要求。如果效率max±1/4(max?min)所對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率組合無(wú)法滿足發(fā)電量的要求，則取max±1/6(max?min)所對(duì)應(yīng)的出功作為機(jī)組運(yùn)行參考依據(jù)。

為了分析方便，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的盈利能力計(jì)算均以1 h為1個(gè)運(yùn)行基本單元，運(yùn)行小時(shí)數(shù)均為560 h，供熱量由供熱負(fù)荷與運(yùn)行小時(shí)數(shù)計(jì)算得到，5種運(yùn)行模式的發(fā)電量取該供熱負(fù)荷對(duì)應(yīng)的出功范圍的均值與運(yùn)行小時(shí)數(shù)的乘積。依據(jù)圖3，以供熱負(fù)荷遞增的原則，選取0、555.56、1 094.65、1 388.89 GJ/h 4種供熱負(fù)荷，依次代表不供熱、較小供熱負(fù)荷、一般供熱負(fù)荷和較大供熱負(fù)荷的供熱情況，針對(duì)每個(gè)供熱負(fù)荷分析5種運(yùn)行模式的盈利情況。表1為各供熱負(fù)荷運(yùn)行560 h所對(duì)應(yīng)的發(fā)電量與供熱量。本研究5種運(yùn)行模式計(jì)算的實(shí)際發(fā)電量與給定發(fā)電量之間的誤差均在±0.01%以內(nèi)，對(duì)盈利能力影響可忽略不計(jì)。

表2 各供熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的供熱量和發(fā)電量

Tab.2 The heat supply and power generation corresponding to each heating load

2 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組盈利能力分析

2.1 不同供熱量和發(fā)電量下的效率特性

在給定的發(fā)電量、供熱量的前提下，針對(duì)機(jī)組不同供熱負(fù)荷各自對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率范圍，分析不同供熱負(fù)荷機(jī)組聯(lián)合循環(huán)好處歸電法發(fā)電效率的變化趨勢(shì)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 4種供熱負(fù)荷對(duì)應(yīng)的效率曲線

根據(jù)效率運(yùn)行模式1的選取原則，選擇聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率最大值與最小值組合各運(yùn)行280 h，選取參數(shù)為圖4中所示的極值。按照效率運(yùn)行模式2的選取原則，圖4中前3個(gè)供熱負(fù)荷均可滿足效率max±1/4(max?min)的組合運(yùn)行；但供熱負(fù)荷為 1 388.89 GJ/h，選取max±1/4(max?min)效率所對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率均小于該負(fù)荷下的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率均值，無(wú)法滿足發(fā)電量的要求，因此該負(fù)荷選取效率為max±1/6(max?min)所對(duì)應(yīng)的輸出功率作為機(jī)組運(yùn)行參考依據(jù)。

2.2 5種運(yùn)行模式盈利能力分析與討論

2.2.1 等聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率運(yùn)行模式

圖5為4種供熱負(fù)荷下機(jī)組聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率范圍內(nèi)的輸出功率均值運(yùn)行560 h對(duì)應(yīng)的等聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率運(yùn)行模式。

圖5 4種供熱負(fù)荷等聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率運(yùn)行模式

2.2.2 正弦函數(shù)運(yùn)行模式

圖6為4種供熱負(fù)荷的正弦函數(shù)運(yùn)行模式。以供熱負(fù)荷為0的機(jī)組為例，取80 h為1個(gè)周期，由于選取的運(yùn)行小時(shí)數(shù)為正弦函數(shù)整周期的7倍，因此積分面積為平均聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率640.98 MW與運(yùn)行小時(shí)數(shù)7×80=560 h的乘積，滿足發(fā)電量、供熱量的要求。

2.2.3 梯形運(yùn)行模式

圖7為4種供熱負(fù)荷的梯形運(yùn)行模式。以供熱負(fù)荷為0的機(jī)組為例，發(fā)電負(fù)荷以887.34 MW為最高點(diǎn)，穩(wěn)步下降到該供熱量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷最低點(diǎn)即394.63 MW。

2.2.4 效率運(yùn)行模式

不同供熱負(fù)荷下高好處歸電法發(fā)電效率與高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率并非一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，在供熱負(fù)荷一定時(shí)，高電負(fù)荷也需要較高的天然氣消耗量，不利于整體盈利能力的提升。由圖4可知，不同供熱負(fù)荷對(duì)應(yīng)的好處歸電法發(fā)電效率曲線變化趨勢(shì)不同，因此需要分別討論不同效率組合的盈利能力。

1）效率運(yùn)行模式1 圖8為4種供熱負(fù)荷的 最大最小出功運(yùn)行模式。以供熱負(fù)荷0為例，聯(lián) 合循環(huán)效率最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率為887.34 MW，對(duì)應(yīng)的發(fā)電效率為57.74%；聯(lián)合 循環(huán)效率最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率為394.60 MW，對(duì)應(yīng)的發(fā)電效率為50.02%。

2）效率運(yùn)行模式2 圖9為4種供熱負(fù)荷的中間效率運(yùn)行模式。聯(lián)合循環(huán)效率較高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率為763.60 MW，對(duì)應(yīng)的發(fā)電效率為55.80%；聯(lián)合循環(huán)效率較低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率為486.76 MW，對(duì)應(yīng)的發(fā)電效率為51.95%。

圖8 4種供熱負(fù)荷的最大最小輸出功率運(yùn)行模式

2.3 不同供熱負(fù)荷運(yùn)行模式盈利能力的比較

在同一供熱負(fù)荷的情況下，機(jī)組在不同運(yùn)行模式下運(yùn)行獲得的盈利有所差異。表3為4種供熱負(fù)荷運(yùn)行模式的盈利結(jié)果匯總。

表3 4種供熱負(fù)荷的機(jī)組4種運(yùn)行模式盈利情況匯總

由表3可見(jiàn)：1）純發(fā)電時(shí)，效率運(yùn)行模式1盈利最高，正弦函數(shù)運(yùn)行模式、梯形運(yùn)行模式和效率運(yùn)行模式2盈利相對(duì)較高，平均運(yùn)行模式最低，此時(shí)幾種運(yùn)行模式盈利能力差異較大，機(jī)組盈利最大值與最小值相差6.04%；2）在中小供熱的情況下，平均運(yùn)行模式和效率運(yùn)行模式1盈利能力較強(qiáng)，其他運(yùn)行模式盈利能力相對(duì)較差，機(jī)組運(yùn)行模式盈利最大值與最小值相差較??；3）聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率越高的機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)越多，盈利能力越強(qiáng)，效率運(yùn)行模式1的盈利能力最強(qiáng)，機(jī)組盈利最大值與最小值相差1.52%。

3 結(jié) 論

1）隨著機(jī)組供熱負(fù)荷的不斷提高，好處歸電法發(fā)電效率隨著聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率的降低，首先逐漸降低，之后中間負(fù)荷段效率變化比較緩和，最后開(kāi)始逐漸增加，其效率范圍和變化趨勢(shì)都特別明顯。

2）純發(fā)電機(jī)組盈利最大值與最小值相差6.04%，機(jī)組運(yùn)行模式盈利能力相差較大；供熱機(jī)組盈利最大值與最小值相差1.52%，機(jī)組運(yùn)行模式盈利能力相當(dāng)。

3）中小供熱負(fù)荷下，效率運(yùn)行模式1與平均運(yùn)行模式盈利相當(dāng)，其他運(yùn)行模式盈利較差；純發(fā)電機(jī)組與大供熱負(fù)荷機(jī)組時(shí)，效率運(yùn)行模式1的盈利能力優(yōu)勢(shì)較為明顯，平均運(yùn)行模式最低。因此在供熱量、發(fā)電量一定的前提下，以盈利能力作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，建議機(jī)組以高電負(fù)荷與低電負(fù)荷組合的效率運(yùn)行模式1運(yùn)行。

［1］ 湯建榮. 9E燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組節(jié)能降耗分析[J]. 華東科技: 學(xué)術(shù)版, 2015(3): 313.

TANG Jianrong. Analysis of energy saving and consumption reduction of 9E gas turbine combined cycle generating set[J]. East China Science and Technology: Academic Edition, 2015(3): 313.

［2］ 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)簡(jiǎn)介[EB/OL]. [2018-07-01]. https: //wenku. baidu. com/view/f30bb1214b35eefdc8d333db. html.

Introduction to gas-steam combined cycle[EB/OL]. [2018-07-01]. https: //wenku. baidu. com/view/f30bb1214b 35eefdc8d333db. html.

［3］ 陳振山. 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換控制的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2015: 33.

CHEN Zhenshan. Design and practice of turbine operation mode conversion control for gas-steam combined cycle thermoelectric unit[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2015: 33.

［4］ 郭民臣, 魏楠. 熱電廠供熱成本分?jǐn)傂路椒ā獰岷淖儞Q系數(shù)法“好處歸熱法”的新解與理論證明[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2000, 20(11): 85-100.

GUO Minchen, WEI Nan. A new approach to cost sharing for a cogeneration plant: method of heat rate transforma-tion coefficient[J]. Proceedings of the CSEE, 2000, 20(11): 85-100.

［5］ 龐樂(lè), 王寶玉, 黃立彬. 熱、電負(fù)荷分配的經(jīng)濟(jì)效益分析[J]. 中國(guó)電力, 2016, 49(4): 131-133.

PANG Le, WANG Baoyu, HUANG Libin. Economic benefits analysis of heat and electricity load distri- bution[J]. Electric Power, 2016, 49(4): 131-133.

［6］ 熊昌全, 汪正剛. 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱電分?jǐn)偡椒╗J]. 熱力發(fā)電, 2012, 41(4): 88-89.

XIONG Changquan, WANG Zhenggang. Method of apportionment of heat and power for combined gas-steam cycle cogeneration units[J]. Thermal Power Generation, 2012, 41(4): 88-89.

［7］ 何青, 羅寧. 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析[J]. 熱力發(fā)電, 2018, 47(5): 49-56.

HE Qing, LUO Ning. Thermal economy analysis of gas-steam combined cycle thermoelectric unit[J]. Thermal Power Generation, 2018, 47(5): 49-56.

［8］ 武小兵. 大型聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化與性能分析[D]. 北京: 清華大學(xué), 2005: 46.

WU Xiaobing. Parameter optimization and performance analysis of large combined cycle combined heat and power system[D]. Beijing:Tsinghua University, 2005: 46.

［9］ 李麗萍, 李麗君, 程祖田. 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組運(yùn)行模式及熱經(jīng)濟(jì)性分析[J]. 電站系統(tǒng)工程, 2012(6): 52-54.

LI Liping, LI Lijun, CHENG Zutian. Operation mode and thermal economy analysis of gas-steam combined cycle heating unit[J]. Power System Engineering, 2012(6): 52-54.

［10］吳龍, 袁奇, 劉昕. 供熱機(jī)組熱電負(fù)荷最佳分配方法分析[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2012, 32(35): 6-12.

WU Long, YUAN Qi, LIU Xin. Research on the scheme of optimal load distribution for cogeneration units[J]. Proceedings of the CSEE, 2012, 32(35): 6-12.

［11］ 劉冰. V94. 3A型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)建模與控制性能研究[D]. 上海: 上海交通大學(xué), 2011: 39.

LIU Bing. Research on modeling and control performance of type V94. 3A gas turbine system[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2011: 39.

［12］ 徐強(qiáng), 崔耀欣, 張楹. V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)分析[J]. 熱力透平, 2006, 35(3): 169-174.

XU Qiang, CUI Yaoxin, ZHANG Ying. Technical analysis of V94. 3A gas turbine[J]. Thermal Turbine, 2006, 35(3): 169-174.

［13］鄭炯智, 張國(guó)強(qiáng), 許彥平, 等. 頂?shù)籽h(huán)參數(shù)對(duì)燃?xì)猕C蒸汽聯(lián)合循環(huán)全工況性能影響分析[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2016, 36(23): 6418-6431.

ZHENG Jiongzhi, ZHANG Guoqiang, XU Yanping, et al. Analysis of the influence of top and bottom circulation parameters on the full operating performance of gas-steam combined cycle[J]. Proceedings of the CSEE, 2016, 36(23): 6418-6431.

［14］ STEINKE R J. STGSTK: a computer code for predicting multistage axial flow compressor performance by a meanline stage stacking method[R]. NASA-TP-2020, 1982.

Research on optimal distribution of heating and power supply in gas turbine combined cycle cogeneration

SONG Xiaowei1, ZHANG Guoqiang1, LI Yongyi1, YANG Yongping1, WANG Jun2

(1. School of Energy, Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China; 2. Shenhua Guohua (Beijing) Distributed Energy Technology Co., Ltd., Beijing 102206, China)

In order to study the economic operation mode of gas-steam combined cycle units under the rated thermoelectric task, this paper uses the modular modeling method to build model for components of the unit. Moreover, based on the thermoelectric ratio of the heat-fixed electricity, the profitability of five operating modes at four heating loads was analyzed. The results show that, the maximum profit difference between different operating modes during pure power generation can reach 6.04%. With the continuous increase of the unit heating load, compared with the pure power generation situation, the benefits of normalization method of electrical power generation efficiency trends changes. The maximum profit difference between different operating modes is 1.52%, which appears when the heating load of the unit is 1 388.89 GJ/h, indicating there are few differences in profitability between each operating mode. On the premise of meeting the demands of power generation and heat supply, it is recommended that the unit be operated in an efficiency mode 1 combing high electricity load with low electricity load as much as possible, especially in the case of pure power generation and high heating load.

combined gas turbine cycle, thermoelectric ratio, cogeneration of heat and electricity, variable condition, profitability, operation mode, distribution of thermoelectric

National Natural Science Foundation of China (51436006, U1610254); Fundamental Research Funds for the Central Universities (2017MS15)

TK284.1

B

10.19666/j.rlfd.201807149

宋曉瑋, 張國(guó)強(qiáng), 李永毅, 等. 燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱供電量?jī)?yōu)化分配研究[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(3): 47-54. SONG Xiaowei, ZHANG Guoqiang, LI Yongyi, et al. Research on optimal distribution of heating and power supply in gas turbine combined cycle cogeneration[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(3): 47-54.

2018-07-26

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51436006，U1610254)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(2017MS15)

宋曉瑋(1993—)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槟茉磩?dòng)力集成及其優(yōu)化，18810806192@163.com。

（責(zé)任編輯 劉永強(qiáng)）