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摘要：燃气轮机发电厂具有不同类型的机组，如果以天然气做为主要燃料，天然气管道的储气调峰能力较弱，并且不同的机组燃用天然气的气量平衡关系也不同，每种机组的运行方式不同，燃气轮机组电厂的经济性也不同。不同类型机组成为一个整体的电网调峰，可以提高电厂的经济性，多燃料运行机组在天然气管道调峰方面发挥着重要的作用。
关键词：燃气轮机；发电厂；运行优化；天然气调峰
现在越来越多的燃气电厂正在投入运行，天然气的供需也发生了明显的矛盾，民用天然气的使用量正在呈现增长的趋势，做为燃气电厂，迫切需要解决的问题是天然气的供应量不足，不仅要考虑到天然气的供气量，还要考虑到天然气管道储气的调峰问题，这样更加突出了供需矛盾。对电厂的运行方式和天然气气量平衡进行分析，可以使电厂稳定运行，提高电厂的经济效益。
为了提高电厂的竞争力，有的电厂尝试着改造原有的燃油汽轮发电机组的燃料系统，使燃料系统可以燃用重油，也可以燃用天然气。通过对技术改造情况进行运行，发现重油和天然气双燃料运行的机组，运行调峰时发挥着明显的作用。本文重点研究了电厂的运行优化和天然气的调峰。
1某电厂燃气机组基本情况
电厂有两台机组，装机容量为125MW，已投入运行，使用的燃料是重油。对这两台机组的燃料系统进行重油和天然气双燃料的技术改造。为了满足电力负荷增长的实际，在两台机组的基础上又扩建了两台燃气和蒸汽循环机组。机组的燃料采用的是管道天然气，由油气田进行天然气供应。天然气经过地下管道引入终端站，处理后经过天然气管道送达电厂。由于受到资源的限制，天然气不能满足电厂的用气需求，同时天然气管道的长度有限，限制了储气调峰能力，电厂的发电运行形成了一定的难度。
1.1燃气轮机发电厂的运行现状
1.1.1用气量大
燃气轮机机组的装机容量不同，用气量也存在着高低之分，燃气电厂中装机容量最小的燃气机组，处于满负荷运行状态，单台机组每小时的用气量也远远超过市区的每一家工业企业，经过折算大约可以供应给上万户居民一天的天然气用量。如果燃气电厂处于运行阶段，电厂的日用气量是一个城市天然气日输气总量的很大一部分。
1.1.2用气压力高
燃气机组的生产工艺要求：燃料机组天然气要保持高压，以此来使压缩空气进入燃烧室产生高压烟气，然后再进行产热和发电，燃气机组对天然气有较高的压力要求。按照燃气设计压力标准，燃气机组使用天然气的压力要保证在高压A级以上，只有这样才能保证机组的正常运行。
1.1.3用气规律
电厂根据生产性质可以分为热电双供、调峰电厂和基发电厂。其中热电双供电厂主要是进行蒸汽的生产来为用户供热，其次才是进行发电；调峰电厂主要在用电高峰期时补充发电，每天大约有8个小时是满负荷运行。燃气电厂也受到电力调度的约束，要保证电网和电力的平衡，这样才能进行正常的生产。
1.1.4上网电价
煤炭是我国的重要矿产资源，具有明显的价格优势，燃气电厂的电价相比于火电厂是比较低的，这是由每种资源的原始价格决定的，燃气电厂的上网输送电量、天然气的使用方式和用量也受到一些的限制。
2电厂气源和输气管道
以上电厂进行天然气供应的油气田一的天然气地质含量为70*108m3 m3，可开采的储量为40*108m3 m3，天然气的品质较好，属于中型的高产气藏；油气田二的天然气地质含量为343*108m3 m3，可开采的储量为180*108m3 m3。两个油气田的合计储量为413*108m3，合计可采储量为220*108 m3。
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天然气管道工程包括1条干线、5条支线、6座站场和7座阀室，干线和支线的长度为125.5千米，输气规模为15*108m3/a，设计压力为7.5Mpa。天然气终端站主要向天然气管道供应天然气。压缩机对出站的天然气施加增压，满足用户的日常用气和管道储气调峰的要求。终端站向天然气管道提供天然气的产量在逐年降低，电厂实际供气量明显少于终端站的产量。
3电厂的用气量
电厂的2台机组以及正在建设未投运的2台机组，燃用天然气的气量平衡情况为：当机组的连续运行时间为2500小时时，2*125MW机组的发电量为625GWh，用气量为1.56*108m3/a，另两台机组的发电量为1890GWh，用气量为3.54*343*108m3/a；当机组的连续运行时间为6000小时时，2*125MW机组的发电量为1500GWh，用气量为3.74*108m3/a，另两台机组的发电量为4540GWh，用气量为8.50*343*108m3/a。
4运行优化和技术经济比较
运行方式不同会影响电厂的经济性。其中燃气机组的发电效率低于燃气轮机联合循环机组的发电效率。但是燃气轮机组的启动性能较好，可以称为电网调峰机组，燃气轮机联合循环机组的连续运行时间一般是3500小时。电厂的运行还可以进行较大的优化。当总供气量为8108m3时，燃气轮机联合循环发电机组在不同的连续运行时间下，电厂具有经济性。燃气轮机联合循环发电机组的连续运行时间延长之后，发电量也在增加。
5气量平衡和运行调峰
天然气管道在管径和长度方面的变化不大，管道的运行压力受到电厂和上游供气压力的限制，所以天然气调峰是由上游供气方式和下游用户用气不均决定的。天然气的调峰分为月调峰、日调峰和小时调峰，可以反映管道的运行压力波动和可利用储量的波动，可以通过对天然气调峰值进行计算得出。
上游供气采取连续均匀供气方式，由终端平台采出进行供应，设置了供气压力限制；下游用户用气受到气侯、气温等因素的影响，是一年中不同月份 、一月中不同日期以及一日中不同小时的不均匀波动，上游的连续均匀供气与下游用气频率不符，使管道的运行压力和储量产生了波动。
终端站到电厂的管道没有其他的储气设施，所以显示了较弱的储气调峰能力。下游用户要维护用气的平稳，这也是上游供气方的要求，电厂的用气量受到电力荷载的限制，这样再要求电厂平稳用气，显然是有一定难度的。电厂燃气机组经过技术改造，实行重油和天然气双燃料运行，可以在线在油气之间切换，在天然气的运行调峰方面发挥着调节的作用。如果天然气的用气峰值较大，可以切换到燃烧重油，重油补峰。
天然气的用气峰谷差受到供气量的影响，也受到发电量、机组负荷、机组运行方式等的约束，所以具有很多的不确定性。如果电厂的天然气有缺口，可以进行重油补峰，本文对此时的天然气流量进行分析，假设燃油机组的年运行时间为5000小时，燃气轮机联合循环机组的年运行时间为3500小时，天然气的供气量为8*108m3/a。
天然气供气峰谷差的最高值发生于最大负荷月中的最大负荷日，对电厂年负荷特性曲线和月负荷特性曲线进行分析，可以获得年最大负荷日的用气峰值。如果重油补峰，负荷的峰值不变，天然气的流量减少了。天然气的缺口越来越大，最大负荷日的重油发电量越大，削峰效果越来越明显。
6小结
采用管道天然气的燃用天然气的燃气轮机发电厂相比于燃气轮机发电厂，是有特有的特性的，如果发电厂由不同的发电机组组成，可以对运行方式进行优化，从而可以提高电厂的经济效益。主要表现在：不同类型的机组在一起组成一个整体来进行电网调峰，可以提高电厂的经济性；增加机组的连续运行时间，可以有效提高电厂的经济效益；实行重油和天然气双燃料运行的机组在管道调峰方面作用明显，提高管道供气的安全性，降低了供气管道的调峰压力。天然气的缺口增大，重油发挥着越来越重要的削峰作用。
参考文献：
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[3]王健.变频系统在燃气轮机发电厂中的应用与探索[J].信息化建设，2015.11.
论文作者:曾吉春,李昌辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/18
标签：天然气论文; 电厂论文; 机组论文; 燃气轮机论文; 重油论文; 管道论文; 气量论文; 《基层建设》2016年13期论文;