基于兩班制運(yùn)行模式的9F燃機(jī)機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究

張釗宇 謝冰

摘要：以廣東粵電新會(huì)發(fā)電有限公司的機(jī)組啟停數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，建立機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算模型，準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)組在冷、溫、熱態(tài)下的啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性，對(duì)基于兩班制運(yùn)行模式的9F燃機(jī)機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究。通過(guò)分析停機(jī)時(shí)長(zhǎng)、啟動(dòng)模式、操作優(yōu)化、節(jié)能降耗以及機(jī)組性能水平對(duì)啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的影響，得出基于啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的調(diào)度基本原則，實(shí)現(xiàn)9F燃機(jī)機(jī)組在兩班制運(yùn)行模式下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。

關(guān)鍵詞：9F燃機(jī);兩班制;經(jīng)濟(jì)調(diào)度;啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性

1? ? 啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算及分析的必要性

廣東粵電新會(huì)發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱“新會(huì)電廠”）規(guī)劃4×390 MW級(jí)改進(jìn)型（F級(jí)改進(jìn)型）燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，首期建設(shè)2×390 MW級(jí)改進(jìn)型（單套容量430 MW及以上）燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組。新會(huì)電廠兩臺(tái)機(jī)組為兩班制調(diào)峰機(jī)組，負(fù)荷曲線由中調(diào)根據(jù)需要決定。中調(diào)每天約21：00在發(fā)電計(jì)劃曲線系統(tǒng)下發(fā)次日負(fù)荷曲線，安排次日機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)、各機(jī)組并網(wǎng)時(shí)間以及次日各機(jī)組負(fù)荷大致變化趨勢(shì)。如果次日機(jī)組只運(yùn)行一臺(tái)，新會(huì)電廠電力營(yíng)銷部可在曲線下發(fā)后與調(diào)度溝通，爭(zhēng)取根據(jù)實(shí)際情況選擇次日啟動(dòng)的機(jī)組。因此，新會(huì)電廠兩臺(tái)機(jī)組的總啟停次數(shù)由中調(diào)決定，而分配到兩臺(tái)機(jī)組的啟停次數(shù)可在一定程度上由新會(huì)電廠進(jìn)行控制。那么，在機(jī)組總啟停次數(shù)無(wú)法自由控制的情況下，實(shí)現(xiàn)各機(jī)組的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，盡量減少成本高昂的冷態(tài)、溫態(tài)啟動(dòng)，成為新會(huì)電廠提高啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。在目前發(fā)電形勢(shì)嚴(yán)峻、節(jié)能降耗空間狹窄、檢修等生產(chǎn)成本增加、盈利能力大幅下降的不利環(huán)境下，對(duì)啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行計(jì)算及分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度顯得尤為必要。

2? ? 機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性算法

為準(zhǔn)確計(jì)算兩臺(tái)機(jī)組在冷、溫、熱態(tài)下的啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，我們初步建立起了一個(gè)較為合理的機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算模型（以下簡(jiǎn)稱“模型”），模型涉及的參數(shù)共13個(gè)，包括機(jī)組負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、高壓缸進(jìn)口金屬溫度、天然氣質(zhì)量流量累積值、天然氣密度、調(diào)壓站#1氣體色譜儀低位熱值、調(diào)壓站#2氣體色譜儀低位熱值、凝結(jié)水補(bǔ)水量累積值、燃機(jī)主變電量、汽機(jī)主變電量、燃機(jī)發(fā)電機(jī)電量、汽機(jī)發(fā)電機(jī)電量、廠高變電量，以上參數(shù)均可利用DCS數(shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù)查詢功能，迅速、準(zhǔn)確地獲得其在任意時(shí)刻的具體數(shù)據(jù)，作為機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算的原始數(shù)據(jù)。

2.1? ? 燃料物性計(jì)算

機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算的一個(gè)關(guān)鍵就是啟動(dòng)過(guò)程中消耗的燃料熱量計(jì)算是否正確，限于實(shí)際條件，目前采用如下方法計(jì)算：

（1）天然氣質(zhì)量耗量、天然氣密度、天然氣低位熱值可通過(guò)DCS分別讀取;

（2）天然氣質(zhì)量耗量與天然氣密度的乘積即為機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的天然氣體積耗量;

（3）天然氣體積耗量與天然氣低位熱值的乘積即為機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中消耗的燃料熱量。

2.2? ? 直接廠用電量計(jì)算

機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算的另一個(gè)關(guān)鍵是確定啟動(dòng)過(guò)程中的直接廠用電量。為了得到盡量準(zhǔn)確的直接廠用電量，目前采用如下方法計(jì)算：

（1）將直接廠用電量分為“啟動(dòng)過(guò)程廠用電量1”和“啟動(dòng)過(guò)程廠用電量2”兩部分，前者為啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)間到并網(wǎng)時(shí)間的廠用電量，后者為并網(wǎng)時(shí)間到啟動(dòng)結(jié)束時(shí)間的廠用電量;

（2）啟動(dòng)過(guò)程廠用電量1可通過(guò)DCS分別讀取“廠高變電量”在并網(wǎng)時(shí)間和啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)間的數(shù)值，兩者之差為啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)間到并網(wǎng)時(shí)間的廠用電量;

（3）啟動(dòng)過(guò)程廠用電量2為發(fā)電量與供電量之差;

（4）直接廠用電量=啟動(dòng)過(guò)程廠用電量1+啟動(dòng)過(guò)程廠用電量2。

2.3? ? 計(jì)算啟動(dòng)過(guò)程各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）發(fā)電量、供電量：

發(fā)電量=燃機(jī)發(fā)電機(jī)電量+汽機(jī)發(fā)電量電量

供電量=燃機(jī)主變電量+汽機(jī)主變電量

（2）發(fā)電效率、供電效率：

發(fā)電效率=發(fā)電量/天然氣熱量

供電效率=供電量/天然氣熱量

（3）發(fā)電氣耗、供電氣耗：

發(fā)電氣耗=天然氣體積耗量/發(fā)電量

供電氣耗=天然氣體積耗量/供電量

（4）啟動(dòng)過(guò)程收益：

啟動(dòng)過(guò)程收益=供電量×上網(wǎng)電價(jià)-天然氣熱量×天然氣價(jià)格-除鹽水耗量×除鹽水成本

該指標(biāo)僅考慮啟動(dòng)過(guò)程中的供電收益及所耗天然氣、除鹽水成本，不考慮設(shè)備折舊與維護(hù)、輸變電損耗、人工等各類成本。

3? ? 機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算結(jié)果及分析

根據(jù)上一節(jié)介紹的機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性算法，利用DCS數(shù)據(jù)庫(kù)分別讀取#1機(jī)和#2機(jī)2019年7月1日至2019年7月31日共43次正常啟動(dòng)過(guò)程（#1機(jī)熱態(tài)16次、溫態(tài)3次，#2機(jī)熱態(tài)19次、溫態(tài)5次）以及2019年3月15日（#2機(jī)組冷態(tài)）、4月8日（#2機(jī)組冷態(tài)）、5月14日（#1機(jī)組冷態(tài)）的相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，代入啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算模型，將部分計(jì)算結(jié)果匯總成表1，并繪制機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程供電效率—停機(jī)時(shí)長(zhǎng)關(guān)系曲線、機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程收益—停機(jī)時(shí)長(zhǎng)曲線，如圖1、圖2所示。

通過(guò)上述圖表，可分析出影響機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的幾個(gè)因素：

3.1? ? 停機(jī)時(shí)長(zhǎng)增加，機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性降低

機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性與停機(jī)時(shí)長(zhǎng)整體上呈反比例關(guān)系，停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性越低。當(dāng)停機(jī)時(shí)長(zhǎng)大于200 h后，機(jī)組將轉(zhuǎn)為冷態(tài)，整個(gè)熱力系統(tǒng)已完全冷卻下來(lái)，而后停機(jī)時(shí)長(zhǎng)再增加，機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性不再變化。

3.2? ? 啟動(dòng)模式是影響機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的最關(guān)鍵因素

當(dāng)停機(jī)時(shí)間的增加使啟動(dòng)模式發(fā)生變化時(shí)，機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性將發(fā)生突降。即使機(jī)組啟動(dòng)模式處于臨界狀態(tài)，只要不發(fā)生模式變化，啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性也不會(huì)發(fā)生大幅降低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)啟動(dòng)的平均啟動(dòng)收益分別約為-1萬(wàn)元、-2萬(wàn)元和-14萬(wàn)元，即溫態(tài)啟動(dòng)比熱態(tài)啟動(dòng)成本高約1萬(wàn)元，而冷態(tài)啟動(dòng)比溫態(tài)啟動(dòng)成本高約12萬(wàn)元。

3.3? ? 節(jié)能降耗、機(jī)組性能水平是影響機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的因素

同一啟動(dòng)模式下，機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性在小范圍變化，與停機(jī)時(shí)長(zhǎng)關(guān)系不大，而主要取決于啟動(dòng)操作是否合理、系統(tǒng)保溫保壓情況、設(shè)備運(yùn)行情況等因素對(duì)于暖機(jī)時(shí)間的影響。

4? ? 基于啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的調(diào)度基本原則

根據(jù)機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性影響因素的分析結(jié)果，僅從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，不考慮操作量及對(duì)設(shè)備的影響，總結(jié)出兩班制運(yùn)行模式下9F燃機(jī)機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度的基本原則如下：

（1）盡量避免機(jī)組啟動(dòng)模式變化，尤其是要盡量避免冷態(tài)啟動(dòng)。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)模式將要變化時(shí)，應(yīng)優(yōu)先啟動(dòng)，其中轉(zhuǎn)為冷態(tài)優(yōu)先于轉(zhuǎn)為溫態(tài)。

（2）當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)模式相同時(shí)，綜合考慮近期機(jī)組運(yùn)行計(jì)劃，優(yōu)先啟動(dòng)停機(jī)時(shí)長(zhǎng)較短的機(jī)組。

（3）優(yōu)先啟動(dòng)性能較高、綜合能耗水平較低的機(jī)組。如新會(huì)電廠#1機(jī)組凝結(jié)水泵變頻器于2019年6月1日發(fā)生故障，機(jī)組能耗水平較高，故優(yōu)先啟動(dòng)#2機(jī)組。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)組距上次檢修、水洗間隔時(shí)間越短，性能越高。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

在電力改革的浪潮中，在電力峰谷相差較大的廣東電力市場(chǎng)，廣東的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組大部分被用于調(diào)峰運(yùn)行，肩負(fù)著電網(wǎng)安全調(diào)峰調(diào)頻的重要作用。針對(duì)基于兩班制運(yùn)行模式的9F燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，做好啟停經(jīng)濟(jì)性分析，合理安排各機(jī)組的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，是電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工作的重要基礎(chǔ)。

收稿日期：2019-12-13

作者簡(jiǎn)介：張釗宇（1993—），男，廣東廣州人，熱動(dòng)助理工程師，研究方向：電力運(yùn)行。