摘要：熱電聯供作為日前能源布局發(fā)展趨勢的形式在全國各地工業(yè)區(qū)推廣，燃氣—蒸汽聯合循環(huán)機組在啟停速度、調峰速率、污染排放等各方面展現出其強大優(yōu)勢。本文通過分析燃氣—蒸汽聯合循環(huán)熱電聯供系統(tǒng)的評價指標，結合機組運行特性，提出適當的機組運行策略，以提高熱電聯供機組的能源利用效率和經濟效益。

關鍵詞：聯合循環(huán)、熱電聯供、運行策略

0 引言

燃氣—蒸汽聯合循環(huán)具有效率高、環(huán)保低排放、調節(jié)特性強等特點，在日益嚴格的環(huán)保要求下，特別適合在負荷中心向周邊提供電能、熱能甚至冷量。分布式能源系統(tǒng)促進能量梯級、高效利用，不僅可以減少電能遠距離輸送過程中的損失，回收發(fā)電過程中低品位熱量供給周邊用熱單位，降低用熱工廠的制熱成本。本文通過分析、對比不同因素下機組發(fā)電量與供熱量之間的運行策略，實現機組優(yōu)化運行。

1 燃氣—蒸汽聯合循環(huán)熱電聯供系統(tǒng)評價模型

目前，國內外對熱電聯供系統(tǒng)的主要研究分為：熱電聯供系統(tǒng)主要部件容量的優(yōu)化配置[1]、熱電聯供系統(tǒng)經濟性與能效評價及熱電聯供系統(tǒng)變工況性能等三方面。

國內外對熱電聯供系統(tǒng)的能效評價指標[2]基本以熱力學第一定律為出發(fā)點，結合本文建立的模型，可以得到如式（1）所示的效評價指標。其中可根據不同側重點取不同值，從而得出不同側重點下的效評價指標。

式中為輸入燃氣輪機的天然氣低位熱量;為燃機、汽機發(fā)電機對外輸送的電量;為對外輸出的中壓抽汽熱值;為對外輸出的低壓抽汽熱值。

1）當時，式（2）可以定義為熱電聯供系統(tǒng)的總能量利用效率，總能量利用效率可以反映出天然氣在熱電聯供電廠的能量利用率，是建立在以能量守恒為基礎的分析方法。

2）當

其中為環(huán)境溫度，分別為中、低壓供熱抽汽溫度，式（2）可以定義為熱電聯供系統(tǒng)的系統(tǒng)當量火用效率，系統(tǒng)當量火用效率可以反映可有效使用能量的效率，側重體現能量“品位”。結合本文機組特性，取0.555，取0.494。

3）當、分別為中、低壓供熱蒸汽價格與電價之比時，式（2）可以定義為熱電聯供系統(tǒng)的經濟火用效率。經濟火用效率是參考系統(tǒng)當量火用效率得出來的，側重在從經濟角度展現系統(tǒng)的能量利用效率。

2 燃氣—蒸汽聯合循環(huán)熱電聯供機組運行特性分析

如圖1所示，為某機組供熱抽汽參數曲線，該機組在不同中壓抽汽流量工況下，整套機組滿足供熱條件下最小電負荷隨低壓抽汽流量變化。隨著抽汽量的上漲，最小電負荷需求隨之上漲，低壓抽汽量相同時，中壓抽汽量逐步增加，最小電負荷增長的幅度呈現逐步下降趨勢。

如圖2所示，為某機組在不同中壓抽汽流量工況下，整套機組最大供電負荷曲線，最大電負荷隨著抽汽量的增加而降低;其中低壓抽汽在0-106.537MJ/s時最大電負荷下降最快，中壓抽汽為8.878MJ/s-22.195MJ/s時，機組最大電負荷與中壓抽汽流量無明顯影響。

3 燃氣—蒸汽聯合循環(huán)熱電聯供機組運行策略優(yōu)化分析

當進行熱電聯供系統(tǒng)的總能量利用效率分析時，式（2）可簡化為式（3）所示。

忽略抽汽量導致汽輪機運行效率的影響，由式（3）可以得，機組對外供熱量越大，總能量利用效率越高。因此在以總能量利用效率為最終評判標準時，應盡可能增大供熱抽汽量。

當進行熱電聯供系統(tǒng)的系統(tǒng)當量火用效率分析時，式（2）可簡化為式（4）所示。對于該機組現階段的運行策略而言

若期望系統(tǒng)當量火用效率與系統(tǒng)的經濟火用效率一致時，為追求機組能量合理利用性指標及經濟性指標，對應中、低壓供熱抽汽的定價應與電價聯動。

4 結論

本文通過搭建熱電聯供系統(tǒng)評價模型，以某燃氣—蒸汽聯合循環(huán)熱電聯供機組為例，結合機組在不同工況下運行特性，得出以下主要結論：

1）從能量守恒的側重點進行分析，若忽略抽汽對汽輪機效率的影響，機組抽汽供熱量越大，總能量利用效率越高;

2）從能量階梯利用的側重點進行分析，供熱定價宜采用熱價—電價聯動形式，具體定價可按經濟火用效率與系統(tǒng)當量火用效率相當為依據，以實現能量利用率與經濟性協(xié)同的目標;

3）燃氣—蒸汽聯合循環(huán)機組在對外供熱時，受機組安全運行邊界限制，存在最小電負荷和最大電負荷區(qū)間，隨著抽汽量的增加，運行調整區(qū)間逐漸壓縮。

參考文獻：

[1]燃機熱電冷聯供自備電站優(yōu)化配置研究[J]. 中國電機工程學報， 2004， 24（010）：183-188.

[2]廖春暉， 趙加寧， 王磊. 國內外熱電聯產性能評價指標介紹與分析[J]. 煤氣與熱力， 2012， 032（001）：4-9.

作者簡介：李金鋒（1962.10-），男，工程師，廣東粵電中山熱電廠有限公司

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