張廣亮

摘 要：近幾年，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，發(fā)電廠呈現(xiàn)出不斷向前的趨勢，然而，燃氣輪機是發(fā)電廠中的重要組成部分，與發(fā)電廠運行效率存在直接聯(lián)系。文章以燃氣輪機發(fā)電廠為例，結合電廠機組基本情況，分析電廠氣源與輸氣管道工程，以電廠用氣量為依據(jù)，對比分析電廠運行優(yōu)化與技術經(jīng)濟?；谔烊粴庾饔孟绿骄咳細廨啓C發(fā)電廠的運行優(yōu)化，以供相關人士參考。

關鍵詞：燃氣輪機；運行思路；策略

中圖分類號：TM621.27 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0027-01

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

某電廠使用的是2臺裝機容量為125 MW的機組，重油作為原設計中的燃料。近年來，電廠對2臺機組的燃料系統(tǒng)分別進行油氣雙燃料的技術改造。與此同時，350 MW燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組開始在電廠投入使用，機組使用的天然氣以最近油氣田為主要渠道。在上游資源限制基礎上，管道供氣規(guī)模呈不斷增加的趨勢，預計不久后會達到8×108 m3/d的供氣規(guī)模，但該供氣規(guī)模與電廠實際用氣需求量不相符合。

與此同時，由于天然氣管道的限制，導致儲氣調峰能力受到影響，大大增加電廠運行難度[1]。

1.2 燃氣輪機運行優(yōu)化主要工作內容

首先，基于燃氣輪機性能優(yōu)化試驗基礎上，掌握機組實際性能的狀態(tài)數(shù)據(jù)。其中，機組變負荷效率性能試驗、機組調峰與運行適應性試驗、機組水洗效果比較試驗以及機組不同季節(jié)性能比較試驗等均屬于燃氣輪機性能優(yōu)化試驗范疇。其次，完善系統(tǒng)采樣程序開發(fā)與測點。以容量為125 MW的機組控制系統(tǒng)硬件配置和計算機接口情況為依據(jù)，以機組運行安全性為出發(fā)點，結合電廠的實際需求，基于MOD-BUS協(xié)議作用下，借助于RS232通訊方法的數(shù)據(jù)采用方式，達到實時參數(shù)采樣程序的編寫目的。再次，機組性能計算與耗差分析模型。燃氣輪機運行優(yōu)化重點在于機組性能計算與耗差分析。針對系統(tǒng)性能計算，以GB標準和ISO標準為依據(jù)，結合GE公司的相關公式和修正曲線，提高計算準確性與時效性。針對參數(shù)功率、煤耗耗差的標準和公式均以機組設計數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)、GE公司公式為指導，并融合燃氣輪機原理。最后，實施優(yōu)化運行系統(tǒng)開發(fā)。以性能優(yōu)化試驗掌握的機組狀態(tài)數(shù)據(jù)為指導，結合燃機性能試驗規(guī)程，利用GE資料編制性能以及耗差在線計算程序?；赪indows 平臺作用下，借助VB軟件，實施運行性能在線優(yōu)化。其中，后臺采樣程序與前臺優(yōu)化監(jiān)測指導程序是組成系統(tǒng)的兩大要素。

2 電廠氣源與輸氣管道工程

為電廠提供天然氣的油氣田包括兩處，一處位于距電廠約247 km處，4.3×109 m3是該油氣田可采儲量。另一處位于距電廠約128 km處，1.9×1010 m3是該油氣田的可采儲量。而1干線、4條支線以及7座站場和6個座閥室是組成天然氣管道工程的基本要素，聯(lián)合支線與干線總共約長13 217 km，輸氣規(guī)?？蛇_1.7×109m3/d。

3 對比分析電廠運行優(yōu)化與技術經(jīng)濟

以電廠機組運行實際情況為依據(jù)，125 MW機組與9F級350 MW機組在運行過程中，可實現(xiàn)2種燃料的互相調配與優(yōu)化。其中，57%是9F級350 MW機組的發(fā)電效率，而125 MW機組發(fā)電效率為37.9%，相較而言，9F級350 MW機組發(fā)電效率明顯高于125 MW機組發(fā)電效率。在此基礎上，由于燃氣輪機發(fā)電機組具有啟動性能好的優(yōu)勢，致使可將其設置為電網(wǎng)調峰機組。目前，將9F級350 MW燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組的運行時間設置為3 500 h，以整體情況為依據(jù)，可見，電廠運行具有較大的優(yōu)化空間。在具體使用過程中，在短程運行系統(tǒng)基礎上，則可適當采用9F級350 MW機組。

與此同時，在實踐基礎上得知，運行時間是影響9F級350MW機組運行效果的重要因素。若機組處于長時間運行狀況下，機組所消耗的燃料將隨著時間的增加而增長。此時，則可適當利用125 MW機組，以達到節(jié)約燃料的目的。針對125 MW機組與9F級350 MW機組，若運行時間不斷延長，全廠的發(fā)電量會隨之增長。

4 優(yōu)化運行系統(tǒng)的實施流程

在性能試驗、采樣方法以及計算模型指導下，進行系統(tǒng)編程，實施于專用計算機。其中，后臺數(shù)據(jù)采集和處理程序、前臺優(yōu)化系統(tǒng)用戶應用程序是整個燃氣輪機運行優(yōu)化的兩大組成系統(tǒng)。針對后臺數(shù)據(jù)采集與處理程序，在線采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)識別、管理正常參數(shù)數(shù)據(jù)庫以及啟停參數(shù)和管理數(shù)據(jù)庫等均屬于該程序的工作，其基本流程，如下所示：數(shù)據(jù)采集——實時數(shù)據(jù)記錄——計算、分析功率、熱耗性能以及耗差——歷史計算數(shù)據(jù)記錄。針對前臺優(yōu)化系統(tǒng)用戶應用程序，讀實時數(shù)據(jù)是其主要功能，包括分配負荷和顯示主要數(shù)據(jù)。其中，系統(tǒng)性能、系統(tǒng)耗差、系統(tǒng)曲線、數(shù)據(jù)查詢、異常報警以及輸入常數(shù)和性能趨勢均屬于主要數(shù)據(jù)顯示范疇。

5 基于天然氣下，分析調峰與氣量平衡的關系

在技術改造125 MW機組基礎上，迫使油氣雙燃料運行的在線切換得以實現(xiàn)，達到調峰的目標。本文在研究天然氣供應不足過程中，基于重油補峰狀態(tài)下的天然氣流量特性，假定125 MW機組一年持續(xù)運行時間為5 000 h，而9F級350 MW機組一年持續(xù)運行時間為3 500 h?；谧畲筘摵稍孪碌淖畲筘摵扇?，將導致天燃氣供氣量峰谷差值達到最大。在電廠典型年份、月份負荷特性曲線圖基礎上，分析出年最大負荷日的用氣量峰值。

若天然氣用氣峰值達到最大值時，電廠可將 125 MW機組切換為重油補充發(fā)電，達到減少天然氣流量的目的，緩解天然氣需求壓力，解決供氣管道調峰問題?？傊細廨啓C發(fā)電廠運行過程中，需密切觀察峰值變化狀況，以電廠實際運行情況為依據(jù)，對電廠運行方式進行適當調整，有效控制運行調峰。

基于燃氣輪機電廠運行優(yōu)化過程中，適當開展電廠負荷分配功能的優(yōu)化，提升燃氣輪機電廠負荷分配能力。以負荷和熱耗關系為依據(jù)，構建負荷分配計算模型，研發(fā)機組負荷優(yōu)化分配程序，指導燃氣輪機電廠經(jīng)濟參與負荷調峰，確保燃氣輪機發(fā)電廠高效運行。

以動態(tài)規(guī)劃法為依據(jù)，開展負荷優(yōu)化分配工作。在相對應的數(shù)學模型基礎上，進行計算機程序編寫，達到優(yōu)化求解的目的，將各機組的負荷-熱耗特性、負荷上下限視為常數(shù)，直接輸入數(shù)據(jù)庫中，由電廠直接給出全廠的總負荷和各機組可用狀態(tài)，以優(yōu)化求解為基準，得到各機組的最佳負荷值、熱耗和全廠的總熱耗。與此同時，將優(yōu)化分配的結果直接存入數(shù)據(jù)庫中，或將其通過報表形式打印出來。

6 系統(tǒng)性能特點分析

第一，基于機組正常運行狀態(tài)下，以每分鐘為間隔時間，進行數(shù)據(jù)采集，且結合歷史數(shù)據(jù)存儲，在10 MW以上負荷基礎上，可實現(xiàn)機組性能與耗差的計算。與此同時，燃氣輪機機組具有快速啟動的特點，在運行系統(tǒng)優(yōu)化前提下，以每秒為間隔時間，進行數(shù)據(jù)采樣和儲存。第二，以機組設計數(shù)據(jù)為依據(jù)，結合優(yōu)化試驗數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)相關的參數(shù)基準值，基于實時計算基礎上，展示參數(shù)耗差，保證系統(tǒng)的時效性與可靠性、合理性。第三，系統(tǒng)具有提供機組性能趨勢分析畫面的功能，為機組水洗時間的確定提供依據(jù)，提高管理系統(tǒng)向性能診斷效率，促使系統(tǒng)朝著在線運行指導方向發(fā)展，提高燃氣輪機運行效果。第四，基于系統(tǒng)優(yōu)化基礎上，在線輸入和修正參數(shù)性能相關基準值與電廠燃油數(shù)據(jù)，達到完善燃氣輪機運行優(yōu)化系統(tǒng)的目的。第五，以燃氣輪機技術特點為參考，以國內外試驗規(guī)程為依據(jù)，通過查詢相關資料，構建相對應的燃氣輪機性能和耗差計算模型，應用在線監(jiān)測系統(tǒng)，驗證模型的科學性與準確性。第六，利用燃氣輪機在線運行優(yōu)化系統(tǒng)，有助于提高整個電廠運行管理水平，減少機組運行過程中的煤耗，提升電廠核心競爭力，為電廠的長足發(fā)展提供保障。

7 結 語

總而言之， 運行優(yōu)化是提升燃氣輪機發(fā)電廠運行效率的保障，是推動燃氣輪機電廠發(fā)展的有效動力。目前，燃氣輪機發(fā)電廠運行過程中，存在多方面問題，導致電廠運行效果不佳，影響電廠發(fā)展。因此，燃氣輪機發(fā)電廠應以電廠實際情況為依據(jù)，優(yōu)化電廠運行，提高燃氣輪機運行效率，促進燃氣輪機發(fā)電廠發(fā)展。

參考文獻：

[1] 王家東.燃氣輪機發(fā)電廠的運行優(yōu)化及天然氣調峰[J].科技與創(chuàng)新，2014，（21）.