（大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂 北京 100041）
摘要：以某燃气电站为例，对不同运行模式下热经济性和调峰能力计算分析，研究的结果为同类燃机运行模式的选择提供参考。
关键词：燃气-蒸汽联合循环机组；运行模式；热经济性
某燃气电站根据热负荷特点，结合电网容量空间，按照以热定电的原则，机组型式采用F级多轴“一拖一”联合循环供热机组。锅炉选用无补燃卧式双压自然循环余热锅炉。根据燃机排烟温度和余热锅炉双压型式，汽轮机采用次高压双抽供热机型。为满足联合循环机组启、停和调峰的需要，燃气轮机和余热锅炉之间设置旁路烟囱，蒸汽系统配100%容量高、低压两级旁路系统。下面分析该系统采用何种运行模式才能充分发挥其启动快，热效率高和运行可靠等优点。
1燃气蒸汽联合循环供热机组的运行原则
机组按照“以热定电”的原则运行，在满足热负荷需求的前提条件下，兼顾电网和气网进行调峰。电网在夏季和冬季均是用电高峰季节，天然气管网是在冬季时因采暖和民用用气量都特别大，是用气高峰季节，而夏季处于低谷，因此尽可能在夏季多发电。春秋季在满足工业热负荷的要求前提下，参与气网和电网调峰。下面依据电网确定的电厂全年发电利用小时数，以4500h、5000h、5500h、为例进行计算，对机组的运行模式和供热能力、热经济指标、调峰能力进行比较。
2燃气蒸汽联合循环供热机组运行模式及热经济性分析
2.1机组的运行模式及供热分析
当全年发电利用小时数为4500h时，由于上网电量的限制，春秋季带工业热负荷的一套机组只能按照平均80%的负荷率运行，另一套机组停运。如果全年发电利用小时数提高到5000h时，春秋季带工业热负荷的一套机组可以满负荷运行，另一套机组停运。在夏季另一套机组也能适当启停调峰运行。当全年发电利用小时数提高到5500h时，在春秋季带工业热负荷的一套机组可以满负荷运行，另一套机组停运，在夏季一套机组满负荷运行带工业热负荷，另一套机组几乎可以满足整个季节的调峰要求。
2.2机组的电网与输气管网调峰能力
根据上节电网和气网特点，结合不同全年发电利用小时数确定的运行模式，对机组的调峰能力进行分析。在冬季，机组必须满负荷运行，机组不具备调峰能力，不随发电利用小时数的变化而改变。
在夏季，为了满足工业热负荷的要求，其中一台燃机最低带80%负荷汽机抽凝运行，小时最小发电量为114.78MW·h，小时最小耗气量为3.1431×104Nm3，100%负荷小时最大发电量为143.56MW·h，小时最大耗气量为3.6776×104Nm3，另一台燃机可根据电网和输气管网的调峰要求进行启停调峰运行，小时最大耗气量为3.6776×104Nm3，小时最大发电量为171.875MW·h。因此，夏季小时发电量调峰能力为200.655MW·h，日发电量调峰能力为0.4815×104MW·h，小时天然气气量调峰能力为4.2121×104Nm3，日天然气气量调峰能力为1.011×106Nm3。夏季季节最小发电量253.434GW·h，气耗量0.694×108Nm3，如果全年发电利用小时数4500h时，夏季最大允许发电量405.932GW·h，气耗量1.032×108Nm3，季节调峰电量152.498GW·h，调峰气量0.338×108Nm3；如果全年发电利用小时数5000h时，夏季最大允许发电量475.176GW·h，气耗量1.185×108Nm3，季节调峰电量221.742GW·h，调峰气量0.491×108Nm3；如果全年发电利用小时数5500h时，夏季最大允许发电量660.892GW·h，气耗量1.594×108Nm3，季节调峰电量407.458GW·h，调峰气量0.9×108Nm3。
在春秋季，其中一台燃机最低带80%负荷满足工业热负荷的要求汽机抽凝运行，小时最小发电量为123.751MW·h，小时最小耗气量为3.3148×104Nm3，100%负荷小时最大发电量为155.47MW·h，小时最大耗气量为3.9031×104Nm3，考虑到夏季电网负荷高，调峰深度要求大，气网处于低谷段，在电网允许的上网电量限制条件下，另一套机组停运，尽可能夏季多发电。因此，春秋季小时发电量调峰能力为31.719MW·h，日发电量调峰能力为0.0761×104MW·h，小时天然气气量调峰能力为0.5883×104Nm3，日天然气气量调峰能力为0.1412×106Nm3。如果全年发电利用小时数4500h时，由于上网电量的限制，春秋季带工业热负荷的一套机组只能按照平均80%的负荷率运行，而满足工业热负荷压力和流量的最小机组运行负荷不能低于80%，因此春秋季节没有季节调峰能力。当全年发电利用小时数提高到5000h和5500h时，单台供热机组运行负荷率可提高到100%负荷，整个春秋季的季节发电量调峰能力为116.472GW·h，调峰气量0.216×108Nm3。如果改变上述假定的运行模式，将夏季纯凝运行的那台机组的发电量移至春秋季来发，那么春秋季也可以实现电量和气量的季节调峰。
将不同季节不同全年发电利用小时数机组的调峰能力汇总见表1。
表1机组调峰能力一览表
从上述分析可见，提高全年发电利用小时数，不仅增加了机组的运行方式的灵活性，而且增大了机组电网气网调峰的能力，更好地发挥燃气机组的快速跟踪负荷的优势。
2.3机组的主要热经济性指标
根据机组不同全年发电利用小时数4500h、5000h、5500h的主要热经济性指标计算结果显示：当机组发电利用小时数4500h时，全厂年平均热效率68.25%、热电比71.47%；当机组发电利用小时数5000h时，全厂年平均热效率66.96%、热电比64.97%；当机组发电利用小时数5500h时，全厂年平均热效率65.45%、热电比59.56%；因此本项目能满足《热电联产项目可行性研究技术规定》中的年平均热效率大于55%、热电比年平均大于30%的要求。
3结论
通过上述不同全年发电利用小时数计算数据综合分析比较可知：提高全年发电利用小时数，能够充分发挥燃气机组启停速度快、自动化程度高的优点，而且增加了机组运行方式的灵活性，增大了机组电网气网调峰的能力，使其在电网中承担调峰任务和紧急事故备用容量，降低火电机组深度调峰运行，提高系统中火电机组的发电效率。提高全年发电利用小时数，保持全年供热量不变的条件下，全年发电量供电量增加，设备利用率增加，但是电厂的年均热效率略有下降。可在保证机组全年4500h发电利用小时，即能源利用率最高前提下，积极参与气网和电网调峰，使气网和电网运行的稳定性和可靠性提高。
因此，燃气电站按节能发电调度要求采用合理的运行模式，能充分发挥其效率高，污染小，调峰能力强和热经济效益好优势，为同类燃气电站运行提供一定的参考价值。
参考文献：
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论文作者:孙明文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/17
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