燃氣發(fā)電機組能效指標修正與對標管理分析

許仕淵 李福

Abstract： In order to improve the correction level of energy efficiency index of gas generator set and improve its benchmarking management system， this paper starts from the establishment of benchmarking system of energy efficiency index of gas generator set， and puts forward enterprise benchmarking management strategy by analyzing the existing problems in benchmarking management of gas power generation enterprises. Energy efficiency benchmarking boundary factor modification is also described in environmental temperature， fuel composition， load rate and other aspects.

關(guān)鍵詞： 燃氣發(fā)電機組;對標管理;能效指標;邊界因素

Key words： gas generator set;benchmarking management;energy efficiency index;boundary factors

中圖分類號：TM314 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0212-03

0 ?引言

隨著時代的發(fā)展，社會對于能源管理以及生活環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展也愈加重視。在我國目前的高耗能企業(yè)運行之中，能效指標對標是一個受到廣泛歡迎的節(jié)能管理方法，但其在我國燃氣發(fā)電企業(yè)中的應(yīng)用仍存在著一些問題，基于此，需要相關(guān)部門與企業(yè)正視能效指標對標管理中存在的問題，并深入落實解決。

1 ?能效指標對標體系的建立

由于燃氣發(fā)電企業(yè)具備一定的自身特殊性，所以在燃氣發(fā)電機組中存在的能效指標相較于其他行業(yè)來說是偏多的，在對標管理中，應(yīng)該選擇能夠反映出燃氣發(fā)電機組能源利用量以及能源消耗量、機組主機的耗能水平、主系統(tǒng)和主設(shè)備運行狀況是否良好的關(guān)鍵性指標，并根據(jù)以上的三項指標來建立一個完善的能效指標對標體系。第一層級的指標代表的是燃氣發(fā)電機組供電時，所需要消耗的標準氣耗，主要是用來反映整個燃氣發(fā)電機組的能耗水平。第二層級的指標包括燃氣輪機效率、汽輪機熱耗、發(fā)電廠用電率等多個對燃氣發(fā)電機組正常供電所產(chǎn)生的能耗有著直接影響的指標。第三層級與第二層及關(guān)聯(lián)度較大，第三層級中所包括的凝汽器真空度、余熱鍋爐運行、輔機耗電率等多項指標都是能夠?qū)Φ诙蛹壷兄笜水a(chǎn)生直接影響的[1]。

2 ?燃氣發(fā)電企業(yè)對標管理存在的問題

在燃氣發(fā)電企業(yè)中，由于經(jīng)驗不足、對標企業(yè)的數(shù)量較少和政策不穩(wěn)定等原因，很容易發(fā)生問題，進而影響燃氣發(fā)電企業(yè)的發(fā)展。

2.1 指標選取涵蓋不全

在燃氣發(fā)電企業(yè)中，經(jīng)常出現(xiàn)指標選取涵蓋不全的問題，因此很難清晰地顯示出企業(yè)生產(chǎn)運營的全部情況。在進行指標的選取工作時，為了更加快速方便地進行對標工作，企業(yè)會在滿足生產(chǎn)經(jīng)營過程平衡的基礎(chǔ)上，選取更加合適的易量化考核指標和燃機專用指標，再進行二者的對標，在此過程中，很少會進行非量化指標的選取和對標，一定程度上影響了企業(yè)的發(fā)展和實際效益。

2.2 對標企業(yè)范圍受限

在進行燃氣發(fā)電企業(yè)的對標中，還容易出現(xiàn)對標企業(yè)廣度不足、范圍受限的問題，影響企業(yè)的發(fā)展。在燃氣發(fā)電企業(yè)中，燃氣機組一次只能發(fā)送2%-3%的電量，企業(yè)中存在的發(fā)電機組數(shù)量不足，因此很難選擇相應(yīng)的對標企業(yè)。同一政策區(qū)域可選擇的目標企業(yè)較少，很難進行對標。在燃氣發(fā)電企業(yè)的對標中，對標過程只是簡單進行同機型機組的指標對比，很少進行機組狀況、維護成本和邊際條件等相關(guān)發(fā)電機組情況的了解和分析，使對標的廣度和深度都難以達到標準，進而影響對標的效率。

2.3 對標結(jié)果對企業(yè)經(jīng)營效果改善有限

在燃氣發(fā)電企業(yè)中，主要是通過氣、電政策和機組運行方式進行利益的獲取，在目前的燃氣發(fā)電企業(yè)中，通過對發(fā)電量、綜合廠用電率、單位邊際利潤、發(fā)電水耗、氣耗和EOH的貢獻率的選用，可以良好地對企業(yè)的發(fā)電能力、節(jié)能降耗水平和盈利能力等對標結(jié)果進行了解，通過以上對標結(jié)果可以加強對企業(yè)的內(nèi)部經(jīng)營管理模式和管理方式進行指導(dǎo)，不斷優(yōu)化運行方式，但考慮到相關(guān)氣電價格和機組運行方式等方面的情況，很難良好地進行對標工作，無法促進企業(yè)經(jīng)營的改善，具有一定程度的局限性[2]。

2.4 節(jié)能減排的指標體系不夠完善

在我國的燃氣發(fā)電廠中，存在著一種“安全火炬”這種匯聚日夜不停地燃燒著，目的就是為了將發(fā)電廠所排出的可燃氣體燃燒掉。雖然這種方式能夠幫助燃氣發(fā)電廠排出廢氣，但這種氣體經(jīng)過燃燒后，會在大氣中產(chǎn)生很多其他氣體，經(jīng)過一段時間的蔓延和沉積，會對環(huán)境造成嚴重的污染甚至?xí)：θ祟惖纳眢w健康。燃氣發(fā)電企業(yè)的指標體系中還存在著特性指標不充分的問題，導(dǎo)致其很難適應(yīng)清潔能源發(fā)電的崛起。除此之外，在燃氣發(fā)電企業(yè)中，還存在著過度重視設(shè)備管理和運行技術(shù)方面、不在意企業(yè)制度和員工管理等問題，影響燃氣發(fā)電企業(yè)標管理工作的正常進行，因此企業(yè)應(yīng)該對相關(guān)問題進行解決，提升自身對標管理體系的優(yōu)勢，促進價值的提升。

3 ?燃氣發(fā)電企業(yè)對標管理策略

3.1 爭取外部政策

在目前看來，燃氣發(fā)電這一技術(shù)在使用之中能夠做到節(jié)能環(huán)保、使用高效，但是現(xiàn)如今的市場之中，燃氣價格和用電價格收費標準都比較低，長此以往下去，燃氣發(fā)電企業(yè)一定是入不敷出。其次，將目前燃氣發(fā)電企業(yè)面臨的市場狀況向上級申報，向其爭取對于燃氣發(fā)電企業(yè)有利的政策補貼，同時可以申請?zhí)岣哂秒娖髽I(yè)的基礎(chǔ)用電量，并在合理范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整電價，是燃氣發(fā)電企業(yè)能夠更順利地運行?；诖?，首先需要各燃氣發(fā)電企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)相互之間的和諧發(fā)展，減少通行內(nèi)部競爭，明確彼此之間的共同利益，共同向國家申請有利政策，以實現(xiàn)燃氣發(fā)電企業(yè)的長足發(fā)展。最后，企業(yè)要加強自身獲取信息的速度與能力，在日常工作之中要積極與中石油公司、國家電網(wǎng)做溝通與交流，使燃氣發(fā)電公司能夠進一步節(jié)省成本，且要對天然氣供需進行實時關(guān)注，才能夠保證燃氣發(fā)電企業(yè)將自身利益最大化，實現(xiàn)燃氣發(fā)電技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展[3]。

3.2 擴大對標范圍

燃氣發(fā)電企業(yè)應(yīng)該致力于實現(xiàn)自身企業(yè)全面發(fā)展，并完善自身對標管理體系。在企業(yè)現(xiàn)有對標管理體系中更多的是技術(shù)性指標，為實現(xiàn)企業(yè)全面發(fā)展，企業(yè)應(yīng)該在對標管理體系中添加一些與企業(yè)未來發(fā)展息息相關(guān)的指標，比如，企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展、創(chuàng)新指標、經(jīng)營指標等多項指標，且在選擇時應(yīng)該偏向于選擇一些能夠增加公司盈利額的指標，如機組的負荷率等，在燃氣發(fā)電企業(yè)發(fā)展的過程之中，完善的對標體系建立是非常重要的，而將影響企業(yè)未來發(fā)展的各個環(huán)節(jié)重要指標都添加進對標管理體系中，才能使對標管理體系實現(xiàn)對企業(yè)的引導(dǎo)，進而實現(xiàn)燃氣發(fā)電企業(yè)的長足發(fā)展[4]。

4 ?能效對標邊界因素修正

4.1 能效對標邊界因素修正的意義

燃氣發(fā)電機組的運行相對是一個比較復(fù)雜且龐大的工程，在運行過程之中會存在調(diào)峰運行或連續(xù)運行兩種機組運行模式，且燃氣發(fā)電機組比較容易受到外部環(huán)境的影響，同時也因為在機組運行過程中，無法避免外界環(huán)境因素對其產(chǎn)生影響，這樣就會使得能效指標對標的結(jié)果并不具備準確性及合理性，基于此，需要企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對于這些邊界影響因素的及時修正，才能夠保證燃氣發(fā)電機組更好地投入使用。

4.2 環(huán)境溫度修正

針對于其他因素來說，環(huán)境溫度這一因素對燃氣發(fā)電機組運行影響是最大的。由于受環(huán)境溫度所影響的三個因素較為復(fù)雜，首先，外界環(huán)境溫度的變化會使燃氣輪機的運行強度及運行效率造成較為嚴重的影響。其次，隨著外界溫度的變化，燃氣輪機中所排出的煙的溫度也會隨之發(fā)生變化，排煙溫度的變化會影響到預(yù)熱鍋爐的蒸汽參數(shù)，最終導(dǎo)致燃氣發(fā)電機組的運行效率大大下降。最后，外界環(huán)境溫度變化，會使燃氣發(fā)電機組中的冷卻水溫度發(fā)生改變，冷卻水的溫度變化會使得機組內(nèi)的凝汽器真空度發(fā)生一定程度的變化，這一變化過程同樣會對燃氣發(fā)電機組工作效率產(chǎn)生較為嚴重的影響。所以在修正過程中很難應(yīng)用傳統(tǒng)方式實現(xiàn)目標，為實現(xiàn)這一目標只能應(yīng)用熱力學(xué)仿真軟件來進行進一步的計算與分析。例如，在某次針對于環(huán)境溫度對燃氣發(fā)電機組工作效率的影響這一實驗中，分別利用了GE公司、三菱公司、西門子公司，三家公司的熱力學(xué)仿真軟件進行實現(xiàn)，將三種軟件設(shè)定在同一工況之下，然后將不同溫度下的燃氣發(fā)電機組工作狀態(tài)記錄下來，得到最終的供電氣耗修正系數(shù)。通過氣耗系數(shù)可以很明顯看出在8℃以下、11-22℃之間、22-45℃之間的溫度之下，修正系數(shù)的計算差值處于最小狀態(tài)。基于此就可以計算出燃氣發(fā)電機組處于不同的季節(jié)中時，該季節(jié)所占全年發(fā)電量的比例，進而確定環(huán)境溫度對燃氣發(fā)電機組能耗的綜合影響。

4.3 燃料成分修正

燃料是燃氣發(fā)電中必不可少的因素，沒有燃料，燃氣發(fā)電機組也就無法投入使用，所以燃料的成分變化會對燃氣發(fā)電機組的正常運行產(chǎn)生非常重要的影響。由于我國的天然氣資源來源渠道眾多，天然氣來源不同，自然在成分上也會有一些細微的偏差，而這些燃料中的偏差會影響燃氣發(fā)電機組的燃氣透平以及壓氣機的正常運行性能，因此，為實現(xiàn)燃氣發(fā)電機組高效率運行，在能效指標對標中將燃料成分影響做出細致計算是具有必要性的。例如，根據(jù)某次針對燃料成分對燃氣發(fā)電機組工作影響的實驗中，使用同樣的燃氣發(fā)電機組設(shè)備進行正常發(fā)電作業(yè)，但在機組運行燃料的選擇上選用了不同來源和成分的天然氣進行使用。在天然氣含量不同的情況之下計算出了不同的燃氣發(fā)電熱耗修正系數(shù)。基于此，就能夠?qū)崿F(xiàn)對不同成分的燃料都能夠形成計算，進而可以使能效指標對標更具備準確性以及合理性，推動燃氣發(fā)電機組運行質(zhì)量[5]。

4.4 負荷率修正

在燃氣發(fā)電機組正常工作之中，電網(wǎng)調(diào)峰這一過程中燃氣輪機的參與度很高，而影響燃氣輪機運行性能的關(guān)鍵性因素就是機組負荷率的變化，負荷率的變化還會進一步導(dǎo)致燃氣輪機的排氣參數(shù)隨之發(fā)生變化，最終會導(dǎo)致燃氣發(fā)電機組原本所具有的經(jīng)濟優(yōu)勢逐步喪失，嚴重影響了燃氣發(fā)電企業(yè)的未來發(fā)展，例如，在進行負荷率變化對能效指標對標產(chǎn)生影響的實驗中，所采用的獲取負荷率修正系數(shù)的實驗方法是對燃氣發(fā)電機組正常運行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)進行集中分析，總共選取了28臺燃氣發(fā)電機組，其中16臺是F級燃氣發(fā)電機組，另外12臺為E級發(fā)電機組，通過對這28臺發(fā)電機組數(shù)據(jù)進行了近兩年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，最終得到了在不同負荷率狀態(tài)之下，F(xiàn)級燃氣發(fā)電機組和E級燃氣發(fā)電機組的不同機組修成系數(shù)的函數(shù)。函數(shù)的導(dǎo)出實現(xiàn)了對于燃氣發(fā)電機組負荷率的修正，進一步推動了燃氣發(fā)電企業(yè)的迅速發(fā)展（如圖1）。

4.5 機組啟停機次數(shù)修正

通過對燃氣發(fā)電機組的日常數(shù)據(jù)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，為了能夠盡可能地滿足城市電網(wǎng)需求，燃氣發(fā)電企業(yè)經(jīng)常會將燃氣發(fā)電機組頻繁開啟或關(guān)閉，且同時還發(fā)現(xiàn)越是在經(jīng)濟發(fā)展較為發(fā)達的一線城市，這種頻繁啟停的現(xiàn)象越明顯。

頻繁啟停機組設(shè)備之所以會對設(shè)備運行產(chǎn)生影響，是因為它能夠影響機組發(fā)電廠中的用電率，來影響整個供電系統(tǒng)的能耗。因此，在進行機組啟停機次數(shù)的修正系數(shù)計算之前要先明確頻繁啟停設(shè)備對企業(yè)用電率的影響如何，而機組啟停機次數(shù)的修正系數(shù)也如負荷率修正系數(shù)計算方法相同，都是通過對設(shè)備的運行數(shù)據(jù)進行集中分析而得來的。如圖2所示，在實驗中，可以將燃氣發(fā)電機組設(shè)備的啟停次數(shù)與企業(yè)用電率繪制成變化圖，然后根據(jù)其變化，來得到啟停機次數(shù)修正系數(shù)。在該次試驗中，通過對1年內(nèi)機組設(shè)備數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)，400MW與200MW兩個層級所得修正系數(shù)不同，同時還分析出，燃氣發(fā)電企業(yè)中用電率每增加1%，燃氣發(fā)電機組設(shè)備的能耗就會隨之增加1%。

4.6 冷卻方式修正

如表1所示，在我國的燃氣發(fā)電企業(yè)之中，對于燃氣發(fā)電機組設(shè)備的冷卻工作還是較為重視的。燃氣發(fā)電機組系統(tǒng)所提供的冷卻方式有兩個，第一是直流冷卻，第二是循環(huán)冷卻，這兩種冷卻方式都能夠?qū)崿F(xiàn)對于燃氣發(fā)電設(shè)備的冷卻工作，其中的循環(huán)冷卻方式也包含兩種，分別是自然通風(fēng)塔冷卻和機械通風(fēng)塔冷卻兩種冷卻形式。在冷卻方式修正系數(shù)計算地過程中，需要明確的設(shè)備數(shù)據(jù)為，水泵進水口中心線到凝汽器入水口中心線的垂直距離、設(shè)備耗電率、水泵耗電率，通過這三項數(shù)據(jù)的獲得能夠計算出準確有效的修正系數(shù)，實現(xiàn)對于冷卻方式的修正，進而實現(xiàn)燃氣發(fā)電企業(yè)高速發(fā)展[6]。

4.7 燃氣供給穩(wěn)定性修正

我國燃氣發(fā)電企業(yè)供給穩(wěn)定性方面還有待加強，為解決這一問題，我國燃氣發(fā)電企業(yè)可以借鑒德國TGE海事公司的成功經(jīng)驗。據(jù)了解，該公司在為液化天然氣動力船提供天然氣供應(yīng)系統(tǒng)，其主要目標是將液化天然氣在合適的溫度和壓強之下轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌驗榘l(fā)動機提供動力的燃氣，以保證船只的正常運行。該公司的燃氣發(fā)電技術(shù)能夠保證供給穩(wěn)定，其經(jīng)驗值得借鑒。

5 ?能效指標對標管理系統(tǒng)開發(fā)

在能效指標對標管理系統(tǒng)的深入落實過程之中，信息化平臺建設(shè)符合當(dāng)前新時代背景，進而受到了燃氣發(fā)電企業(yè)的廣泛歡迎。在某E級燃氣發(fā)電企業(yè)中，就將數(shù)字化能效指標對標管理系統(tǒng)平臺建設(shè)落實到了實際應(yīng)用之中，最終實現(xiàn)了企業(yè)中綜合能效指標與企業(yè)關(guān)鍵運行小指標之間的縱向數(shù)據(jù)對標及分析，還實現(xiàn)了企業(yè)中綜合能效指標與運行小指標之間的橫向、縱向?qū)恕Ｔ谶@一對標系統(tǒng)建立之前，該企業(yè)將系統(tǒng)中所有涉及到的數(shù)據(jù)都進行了預(yù)計算和預(yù)處理，其中包括該企業(yè)整體用電率。負荷率、凝汽器真空度、發(fā)電能耗等多項數(shù)據(jù)。數(shù)字化能效指標對標管理平臺的使用，使得該企業(yè)的對標管理有了顯著的提升，企業(yè)內(nèi)燃氣發(fā)電機組設(shè)備的工作效率也實現(xiàn)了提升。

6 ?結(jié)束語

綜上所述，燃氣發(fā)電指標的能效指標對標管理，對燃氣發(fā)電企業(yè)未來發(fā)展有著重要意義，這一管理手段能夠?qū)崿F(xiàn)對企業(yè)機組設(shè)備運行中過程存在的問題進行統(tǒng)一管理，通過對負荷率、供熱。冷卻方式的修正系數(shù)計算，能夠?qū)崿F(xiàn)對標管理系的進一步完善，進而使得對標管理體系更具實用性，最終促進燃氣發(fā)電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]朱亞迪，李琛，謝大幸，徐婷婷.燃氣發(fā)電機組能效指標修正及對標管理[J].華電技術(shù)，2020，42（05）：37-42.

[2]徐寧，朱亞迪，徐婷婷.燃氣發(fā)電主要能耗對標方法研究與應(yīng)用[J].燃氣輪機技術(shù)，2019.01.008.

[3]葛香東.天然氣發(fā)電企業(yè)經(jīng)營決策管理系統(tǒng)的研究與實踐[J].管理觀察，2019（34）：22-23.

[4]劉炳含.基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電站機組節(jié)能優(yōu)化研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2019.

[5]科學(xué)規(guī)范對標改進持續(xù)提升設(shè)備管理水平[J].電力設(shè)備管理，2019（03）：109-114.

[6]王鵬凱.基于燃氣電廠的對標綜合評價及敏感性分析研究及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)（北京），2019.