关键词：燃气．蒸汽联合循环机组；多目标优化；热电负荷优化分配
燃气-蒸汽联合循环机组对燃气机组的优化与运行有着不可替代的重要作用。我国燃气轮机技术研究起步较晚，发展也呈现出一种较为缓慢的趋势，其品种以及销量并不能实现对市场需求的有效满足，同时其核心技术依旧是由发达国家的公司所掌握，主要有美国通用以及德国西门子等。因此我们依旧需要向其进行重要燃机部件购买，燃机在我国市场中长期处于一种垄断地位。
一、燃气-蒸汽联合循环的基本工作原理
燃气-蒸汽联合循环可以说是一种热力循环，其实质就是燃气轮机循环与蒸汽轮机循环的组合，我们也可以将其认定为联合循环。该项技术可在一定程度上实现能源的梯级利用，最终促使机组热效率在这一过程中实现有效的提升。压气机、燃烧室以及压气透平是燃气轮机的重要组成部分。
环境中的空气是通过压气机流入，压气机的叶片经过高速旋转后导致压缩空气的产生，因其具有一定的温度与压力。混合烟气是在空气与燃料混合燃烧的情况下产生，注意该项作业是在燃烧室内进行，同时兼具高温高压的特点，燃气在进行透平膨胀后可继续进行做功。燃气所具备的高温在透平做功后仍然存在，该部分气体可携带大部分能量，如果不对这部分能量进行有效利用而是直接排入大气会导致极大的资源浪费现象出现。为实现对上述现象的有效改善，我们应该将这促使这部分燃气实现向余热锅炉的引入，在换热器加热蒸汽轮机系统的给水的情况下可促使水蒸汽的产生，并可在一定程度上对其压力以及温度进行保障。在这一过程中蒸汽在汽轮机中还会继续保持作业的状态。
二、联合循环机组性能分析与优化研究存在的问题
在实际对联合循环机进行推广与发展的同时必须不断加强对燃气-蒸汽联合循环的深化研究，其研究结果不仅可实现对现象运行人员操作水平的提高，同时可实现对现场操作人员技术水平的提高，机组在实际进行优化运行与节能改造工作时都可将其作为主要依据。经过长期的实践与发展我国燃气-蒸汽联合循环机组性能分析与优化工作已经取得显著成就，但在实际运行中还是存在诸多问题以及阻碍，我们主要将其总结为以下几点并进行仔细分析。
1.能量分析法以及㶲分析法是现阶段实际对燃气-蒸汽联合循环机组进行分析时所采用的主要方法，对能量的数量进行关注就是指能量分析法，但这一方法不能实现对能量质量的充分关注。为实现对能量数量以及质量的兼顾，必须结合实际情况对㶲分析法进行使用，需要注意的是此种方法只能针对燃煤机方法进行使用，相对于燃气机组来说，其运行规律以及能效分布特性存在较大的差异，在实际进行研究工作时可结合实际情况进行合理的借鉴，但绝不可以盲目的对其进行直接使用。
2.现阶段我国还不能实现对燃气-蒸汽联合循环机组的深入研究，只能在静态的工况下对其进行分析。工况发生改变时机组零件以及效率等也会发生改变，因此我们需要不断的进行努力与探究。
3.燃气-蒸汽联合循环机组在组合运行方面与燃煤机组存在本质上的区别，燃机负荷会对气急负荷造成直接影响，因此在实际进行模型建立工作时具有极大的难度。联合循环机组与热电负荷之间存在相互制约的关系，这在一定程度上加大建模工作的难度。在实际对联合循环机组热以及电负荷优化分配工作中我们还存在极大的缺陷，因此必须结合实际情况与先进的科学技术对其进行与完善。
相对于西方国家来说，我国燃气-蒸汽联合循环机组分析以及热点负荷分配仍然处于较为低下的水平。为在真正意义上实现对上述差距的缩小，我们需要将燃机电厂作为主要依据促使性能检测工作的顺利进行，热电负荷优化分配工作也可在这一过程中实现有效的实施。
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三、联合循环机组㶲分析
为实现对机组运行特性的熟悉与掌握，必须结合实际情况对其性能进行科学分析，这对机组运行工作来说既是前提又是基础。㶲分析法在性能分析中的受重视程度逐渐提高。联合机组可以说水一个复杂的热力系统，在实际运行中会受到各种客观因素的影响。
四、优化运行方法
采用㶲分析法对燃气-蒸汽联合循环机组进行了性能分析和多目标优化，同时还对燃机电厂开展了热电负荷优化分配的研究。主要优化运行的方法有以下几点：
1.针对华东地区某PG9171E型燃气-蒸汽联合循环机组分别建立燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机等主要部件的㶲分析计算模型，并讨论影响联合循环机组性能的主要因素，重点研究了燃机负荷、环境温度和供热量对系统性能的影响，分析不同燃机负荷、环境温度、供热量下联合循环机组各部件及全厂的㶲损失和㶲效率的变化，总结出整个热力系统及其各部件的㶲损失和㶲效率在变工况下的变化规律。
2.根据㶲经济学理论对燃气-蒸汽联合循环机组建立成本模型。结合㶲分析和㶲经济学理论对燃气-蒸汽联合循环机组进行多目标优化，将总成本、全厂㶲效率和CO2排放量作为目标函数，利用NSGAII遗传算法寻找机组的最佳设计工况。
3.建立燃气-蒸汽联合循环机组热电负荷优化分配数学模型，分别对两台一拖一型机组的电厂和一台一拖一、一台二拖一型机组的电厂进行热电负荷优化分配研究，通过多项式拟合和支持向量机方法获得能耗特性曲线等补充方程，利用SA-BBO算法对模型进行求解，获得最佳分配方案。
4.开发了燃气-蒸汽联合循环机组性能监测与运行优化软件，其中包括基于㶲分析的性能监测系统和热电负荷优化分配系统，给出了程序计算流程、功能模块设计等内容的详细说明。
五、结论与展望
1.结论
本文针对燃气-蒸汽联合循环机组进行了性能分析与运行优化方面的研究，建立了燃气-蒸汽联合循环机组㶲分析计算模型和㶲成本模型，在机组现场运行数据和仿真平台的基础上进行了变工况㶲分析和多目标优化，并深入研究了燃机电厂热电负荷优化分配的问题。
2.展望
本文针一对燃气-蒸汽联合循环机组的性能分析与运行优化进行了一些研究工作，但由于时间限制，这些研究工作的深度较为有限，还有许多地方以待改善和进一步研究，主要包括以下几个方面：
（1）本文主要侧重于联合循环机组稳态工况的㶲分析，为了全面掌握联合循环机组变工况㶲分析规律，实现进一步的优化，机组动态过程中各部件的㶲损失和㶲效率的变化也需要进行研究。并且由于燃气轮机启停频繁，还必须进一步对机组启停等过程进行分析。
（2）利用㶲分析方法对联合循环机组进行性能监测时，由于联合循环机组，各部件关系紧密，若其中某一部件发生故障，都会涉及到其他部件，相关部件的㶲损失和㶲效率都会出现异常，如何判断故障出处，还需参考热经济学结构理论等相关文献开展更进一步的研究。
（3）在进行热电负荷优化分配研究时，本义根据历史数据拟合部分参数之问的关系作为机组能耗特性曲线及补充方程。但是燃气-蒸汽联合循环机组是个有机结合的整体，各部件相互关联，各参数互相祸合，为了与实际运行工况更接近，还可以利用仿真平台或人工智能方法建立全机组变工况计算模型，在一定约束条件下，通过对每台机组进行变工况计算来寻找最优分配方案。
参考文献：
[1] 杨海滨.9FA级燃气-蒸汽联合循环机组一次调频性能优化[J].华东科技,2013(2):251-251.
[2] 张壮,马悦.供热联合循环机组性能优化分析[J].电力建设,2012,33(10):63-66.
论文作者:王剑君
论文发表刊物:《科技中国》2017年10期
论文发表时间:2018/5/2
标签：机组论文; 蒸汽论文; 燃气论文; 负荷论文; 工况论文; 性能论文; 热电论文; 《科技中国》2017年10期论文;