（国家电投珠海横琴热电有限公司 519031）
摘要：为响应资源节约型、环境友好型社会创建需要，近年来燃气轮机发电厂的受关注程度不断提升，调峰问题也开始成为业界关注的焦点，相关研究的大量涌现便源于这种关注，基于此，本文简单介绍了燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化路径，并结合实例详细论述了燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。
关键字：燃气轮机；发电厂；天然气调峰
前言：近年来我国投入运行的燃气轮机发电厂数量不断增多，民用天然气使用量也在逐年提升，这就使得很多燃气轮机发电厂存在着天然气供应不足问题，而为了有效解决这种供需矛盾、提高燃气轮机发电厂的经济效益和运行稳定性，正是本文围绕燃气轮机发电厂的运行优化与天然气调峰开展具体研究的原因所在。
1.燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化路径
1.1开展电力需求侧管理天然气调峰
为实现燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化，电力需求侧管理天然气调峰理应得到重视，但考虑到强制性的限电仅能够用于缓解用电高峰时段电能分配合理性，因此燃气轮机发电厂还需要利用价格杠杆开展“移峰填谷”，通过进一步开展供电调整，即可保证用户将用电需求转移到低谷负荷时段，配合峰谷分时电价，燃气轮机发电厂的调峰运行优化需求将得到较好满足。具体来说，发电厂可通过向大用户发送合理或优惠用电提醒、明确制定不同时段电价浮动比例开展电力需求侧管理天然气调峰，发电厂也将收获更好的调峰效果[1]。
1.2其他路径
为更好满足燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化需要，采用基于峰谷气价的天然气供气也应得到重视，由此即可在用气高峰期针对性的调整局部区域用气需求，必要时配合短时间中断供气方法，也能够有效缓解配气系统压力。对于不同类型的用户来说，其往往存在不同的气量使用需求，因此可结合需求开展更加灵活的天然气供应调度。例如，北京市热力集团与北京电网调动中心的合作实现了供电、供气的科学监控和管理，高质量的供热与发电负荷需求协同调度因此实现，通过按照指令的热负荷和电负荷调配，高水平的经济调度得以实现。此外，燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化还可以基于燃气轮机发电机组的改造实现，如围绕机组开展油气双燃料技术改造，即可为天然气调峰运行优化奠定坚实基础[2]。
2.燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化实例
2.1基本情况
为提升研究的实践价值，本文选择了某地拥有2台机组装机容量为125MW的发电厂作为研究对象，该发电厂于2013年进行了机组油气双燃料技术改造，并在2015年加设了2台350M燃气-蒸汽联合循环机组，该机组由距离较近的2处油气田供应天然气。由于受到上游资源限制影响，近年来以及未来很长一段时间，发电厂管道供气规模将逐渐增加，但电厂的实际用气需求仍无法得到满足，同时该电厂的储气调峰能力较差，这是由于天然气管道的长度仅为67km，发电厂因此面临着较高的发电运行挑战。
提供天然气的甲油田、乙油田距发电厂的距离分别为230km与130km，二者的可采储量分别为4.2×109m3、1.80×1010m3，整个天然气管道工程的干、支线总长1251.8km，由7座阀室、6座站场、5条支线、1条干线组成，输气规模为1.6×109m3/a，结合气田配气方案和自用数据，可得出终端站逐年外输天然气能力汇总，其2008-2024年的年外输天然气能力分别为10.00、15.00、15.00、15.00、15.00、15.00、15.00、15.00、15.00、15.00、15.00、13.06、10.00、7.03、6.11、4.77、2.71。表1为发电厂125MW机组和350MW机组的天然气气量平衡情况，深入分析不难发现，终端站产量与发电厂实际需求量存在较大差距，这便对发电厂的天然气调峰运行优化提出了较高要求。
表1 发电厂125MW机组和350MW机组的天然气气量平衡情况
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2.2运行优化与技术经济比较
结合表1开展深入分析不难发现，125MW机组、350MW机组能够在具体运行过程中相互调配优化，其中125MW机组的发电效率为37.8%、350MW机组的发电效率为56%，可见350MW机组在发电效率层面具备的优势，因此发电厂将350MW机组定位为电网调峰机组，目前发电厂350MW机组的设计运行时间为3500h，结合发电厂整体情况，可确定其在运行上存在一定优化空间。深入分析不难发现，350MW机组的运行会直接受到时间的影响，长时间运行会导致机组消耗大量燃亮，这使得350MW机组较为适用于短程运行系统，而结合发电厂燃气轮机机组不同连续运行时间下的整体经济性，即可发现350MW机组在不断延长持续运行时间情况下，发电厂的发电量逐渐增加。
2.3气量平衡与天然气调峰关系分析
结合上文开展深入分析不难发现，经过技术改造的125MW机组可实现油气双燃料在线切换，这种切换便能够在一定程度上实现天然气的调峰。基于重油补峰、天然气供应不足情况下的天然气流量特性，假设发电厂350MW机组的年持续运行时间为3500h、125MW机组的年持续运行时间为5000h，天然气供气量峰谷差最大值将出现于最大负荷月中的最大负荷日。因此，笔者结合发电厂典型月、年的负荷特性曲线开展了深入研究，结合研究便能够得出发电厂年最大负荷日的用气量峰值，基于该峰值，发电厂便可以在天然气用气峰值较大时在线切换125MW机组进入重油补充发电状态，由此即可有效减少天然气流量，发电厂的天然气需求压力也将大幅下降。
基于发电厂年最大负荷日的用气量峰值不难发现，在125MW机组进入重油补充发电状态后，天然气需求压力的降低将使得供气管道调峰压力大幅下降，因此燃气轮机发电厂的运行优化与天然气调峰必须重点关注自身天然气峰值变化情况，由此即可实现机组运行方式调整的结合实际，天然气调峰目的也将更好实现。事实上，发电厂采用重油补峰时的负荷峰值并不会发生波动，但其天然气流量却能够实现相对减少，且最大负荷日重油发电量与天然气缺口之间成正比。通常情况下，4.0TW•h天然气流量为本文研究发电厂的天然气流量相对峰值，但结合发电厂补峰发电量与天然气流量相对峰值关系不难发现，随着发电厂发电量的逐渐提升，补充重油量也在不断增多，最大负荷日重油发电量也因此不断增长，重油削峰效果也因此不断提升。
结论：综上所述，燃气轮机发电厂的运行优化与天然气调峰具备较高现实意义，在此基础上，本文涉及的开展电力需求侧管理天然气调峰、采用基于峰谷气价的天然气供气、运行优化与技术经济比较、气量平衡与天然气调峰关系分析等内容，则提供了可行性较高的燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化路径，而为了更好推动这类发电厂发展，发电厂整体经济效益最大化、不同类型机组的系列化构建、燃气轮机发电厂的特殊性考虑均需要得到重视。
参考文献：
[1]盛亚闻,彭星,王胜寅.高原9E燃机天然气改造及经济性分析[J].电气应用,2018,37(17):28-33.
[2]高宇.天然气发电厂建设LNG气化站初步探讨[J].科技风,2018(20):202.
论文作者:肖桂林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：发电厂论文; 天然气论文; 燃气轮机论文; 机组论文; 负荷论文; 重油论文; 气量论文; 《电力设备》2018年第21期论文;