燃氣輪機發(fā)電廠的運行優(yōu)化思路及具體策略探討

羅厚兵

華電國際電力股份有限公司深圳公司 廣東深圳 518118

本次研究針對的是燃氣輪機發(fā)電廠，基于天然氣發(fā)電，充分考慮了發(fā)電廠機組的實際情況，對發(fā)電廠的用氣量、輸氣管道和運營成本等多方面進行了參考和分析。旨在通過具體的對比研究，找到燃氣輪機發(fā)電廠的合理優(yōu)化方案，幫助更多的燃氣輪機發(fā)電廠提升發(fā)電效率，獲得利益的同時，滿足社會對發(fā)電量的更高需求。

1 電廠機組基本情況與性能、耗差分析

1.1 電廠機組基本情況分析

燃氣輪機發(fā)電廠所使用的機組，原來一般使用的是油氣雙燃料混合機組，隨著發(fā)電廠相關(guān)設(shè)備的更新，也有一些新的發(fā)電廠會使用燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。發(fā)電廠的機組燃料主要為天然氣，來源一般是距離較近的油田直接運輸，雖然隨著發(fā)電量的增加，供氣數(shù)量也在激增，但是還是難以滿足發(fā)電廠的實際用氣需求，這樣的矛盾直接影響到發(fā)電廠的儲氣調(diào)峰能力，使的發(fā)電廠難以滿足社會用電需求[1]。

1.2 燃氣輪機運行優(yōu)化主要工作內(nèi)容

一般來講，對于燃氣輪機的運行進行優(yōu)化時的主要工作內(nèi)容，大致可以分為以下幾個方面：首先是針對燃氣輪機的性能進行的優(yōu)化，通過實驗提升燃氣輪機的各項參數(shù)，以便實現(xiàn)燃氣輪機的工作效率得到提升，降低燃氣輪機受外界的影響，比較常見的實驗有水洗效果對比試驗、不同季節(jié)對于機組影響的試驗、機組調(diào)峰試驗等都是用來調(diào)試發(fā)電廠機組性能的試驗。其次是針對機組耗差的優(yōu)化，通過計算耗差也能提升其整體性能。最后，是對燃氣輪機機組的操作系統(tǒng)和編程的優(yōu)化，令整個系統(tǒng)更有穩(wěn)定性并實現(xiàn)對實時工作的監(jiān)控功能。

2 對比分析電場運行優(yōu)化與技術(shù)經(jīng)濟

目前燃氣輪機發(fā)電廠使用的機組主要有上文提到的經(jīng)改造過后的油氣雙燃料混合機組以及新式的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組兩種，我們通過對比研究發(fā)現(xiàn)，油氣雙燃料混合機組的發(fā)電效率為38．2%，而燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的發(fā)電效率則有58．1%，由此可見燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的發(fā)電效率要顯著高于傳統(tǒng)的油氣雙燃料混合機組的[2]。

不過通過走訪調(diào)查和查閱最新的研究資料，我們發(fā)現(xiàn)目前大部分的燃氣輪機發(fā)電廠所使用的機組仍然為油氣雙燃料混合機組，其主要原因是隨著使用時間的提升，燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組對天然氣的耗電量會持續(xù)上升，也就是說，在短期內(nèi)燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組更加高效，可是使用時間的提升，其原料消耗量持續(xù)增加，就會導(dǎo)致發(fā)電廠經(jīng)濟效益受到損失。

3 優(yōu)化運行系統(tǒng)的實施流程

燃氣輪機發(fā)電廠機組的運行系統(tǒng)主要是利用預(yù)先編寫好的程序，通過專用的計算機對機組的運轉(zhuǎn)實行控制。一般來講，運行系統(tǒng)主要功能是操縱機組的啟動和停止，對后臺數(shù)據(jù)進行采集、分析、計算和存儲，然后將主要數(shù)據(jù)在面板上進行顯示并在計算結(jié)果出現(xiàn)問題時實現(xiàn)報警功能。

也就是說，燃氣輪機發(fā)電廠的機組運行系統(tǒng)，主要分為前臺和后臺兩部分，前端面向工作人員，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控和報警功能。后臺進行數(shù)據(jù)的計算處理，包括熱耗性能的計算、耗差的計算，歷史數(shù)據(jù)的計算和功率的計算。當(dāng)計算結(jié)果與預(yù)先輸入的閾值沖突時，通過報警來提醒工作人員對機組進行檢修，以免出現(xiàn)重大問題造成中斷供電，影響社會秩序，難以滿足居民的生產(chǎn)生活需求。

4 基于天然氣下，分析調(diào)峰與氣量平衡的關(guān)系

居民在不用月份、不同時間的用電需求有所差距。在一年中，冬季因為居民有供暖需求，可能會用到空調(diào)、電暖氣和其他供暖電器，夏天的時候因為天氣燃熱，空調(diào)或者電扇成了必備的家用電器，在這樣的季節(jié)就增加了用電需求。再比如白天的時候不用開燈，而且因為上班的原因家用電器基本不用，而晚上有照明需求，用電量也會增加，那么，冬季的晚上或者夏季的晚上可能就會成為用電的高峰期。在用電高峰時段無法滿足燃氣使用需求，也存在管道的輸送能力和電場的燃氣儲存能力的限制問題，這樣就導(dǎo)致在峰值階段可能無法滿足供電需求。

為了在用電高峰期實現(xiàn)正常供電，達到氣量平衡的目標(biāo)，需要在峰值階段進行機組優(yōu)化來實現(xiàn)節(jié)約天然氣能源的目的[3]。上文提到在峰值使用燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組代替尤啟雙燃料機組工作實現(xiàn)提高發(fā)電效率、節(jié)約能源的目的，但是這就需要發(fā)電廠同時擁有上述兩個機組，那么機組的成本，維護和運營的成本以及相關(guān)人員的調(diào)配和管理的成本是一筆巨大的開銷，這顯然不利于發(fā)電廠的實際經(jīng)濟效益的獲取。

5 系統(tǒng)性能特點分析

通過固定時間間隔對機組的實時數(shù)據(jù)進行采樣分析，我們就能對機組的整體性能進行把控，也就方便了相關(guān)工作人員對機組進行優(yōu)化、清洗和檢修，通過引入數(shù)字模型，輸入常數(shù)，對機組的最優(yōu)參數(shù)進行求解，在實際運營過程中利用控制系統(tǒng)讓機組始終工作在最優(yōu)工作狀態(tài)下，這樣就能有效提升發(fā)電效率，節(jié)省發(fā)電成本。

通過試驗對系統(tǒng)性能進行集中分析，能夠幫助相關(guān)工作的研究者最快的找到不同的發(fā)電機組之間的差異，完善優(yōu)化系統(tǒng)，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，還應(yīng)該利用在線監(jiān)控技術(shù)，引入優(yōu)化模型，實時對數(shù)據(jù)進行對比和分析，這樣能夠在實踐中驗證優(yōu)化工作的正確性，提升發(fā)電廠機組的運行效率，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益，讓發(fā)電廠更加實用社會的需求，具有更好的發(fā)展前景。

6 結(jié)語

綜上所述，為了滿足居民對于電力的使用需求，也為了解決高峰期燃氣輪機發(fā)電廠對天然氣的需求量與供應(yīng)量之間的矛盾，需要對燃氣輪機發(fā)電廠的發(fā)電機組進行優(yōu)化。通過對發(fā)電機組的性能參數(shù)、耗差和系統(tǒng)的優(yōu)化，能夠解決上述問題。并且，在峰值階段，使用重油代替天然氣作為燃料以及使用燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組代替油氣雙燃料機組，都能夠在峰值平衡氣量，節(jié)省天然氣，最終實現(xiàn)發(fā)電廠更加高效的供電的同時獲得更大的經(jīng)濟效應(yīng)，以達到推動其發(fā)展的目的。