淺談200MW燃氣聯合循環機組調峰方式的選擇

馬傳慶　劉文

【摘 要】燃氣聯合循環機組采用何種調峰方式與機組乃至整個發電廠的經濟效益密切相關。本文分析了聯合循環機組啟停的經濟性，并對低負荷運行和兩班制運行調峰做了經濟性比較，為兩種方式的選擇提出合理建議。

【關鍵詞】聯合循環；調峰；方式

0 前言

燃氣聯合循環機組的調峰方式一般包括：（1）兩班制運行，即夜里短時間停運，早上再啟動。 （2）低負荷運行，帶基荷機組降至最低技術出力運行，當電網負荷增大，機組快速帶負荷。在供氣充足的情況下，某電廠兩套燃氣聯合循環機組采用一套機組連續運行，另一套機組調峰的運行方式。但近些年供氣一直呈現量少價升的形勢，通常所供的天然氣只能維持一套燃氣聯合循環機組運行，嚴重影響電廠發電效益。本文主要對電廠燃氣聯合循環機組低負荷連續運行和兩班制調峰運行經濟性進行簡要分析。

1 聯合循環機組啟停經濟性分析

某電廠燃氣聯合循環調峰機組與連續運行機組的區別在于：聯合循環調峰機組啟停過程耗氣量、廠用電量、耗水量及啟停的設備損耗折舊費用有所不同。

已知條件如下，氣價：0.9275元/m3，上網電價：0.4203元/kWh，反供電價：0.65元/kWh，除鹽水價：e3=10元/t，聯合循環機組單位電量折舊額為0.08元/kWh。

調峰機組啟動到并網和機組開始減負荷到解列計算如下：（1）燃氣輪機啟動到并網耗氣：800m3；（2）燃氣輪機啟動耗廠用電量：200 kWh；（3）燃氣輪機并網后到汽機并網需要1 h，耗氣25200m3，廠用電量：1166kWh，發電量：34000kWh。（4）汽輪機從開始減負荷到機組解列需要0.5h，耗氣3800m3，廠用電量1555kWh，發電5400kWh。

以天然氣價格：0.9275元/m3，上網電價：0.4203元/kWh計算，啟機所耗的天然氣及廠用電費用共：（800+25200）×0.9275+（200+1166）×0.65=25002.9元，而上網電量價費用為：34000×0.4203=14290.2元，故實際的聯合循環啟機消耗費用應為：25002.9-14290.2=10712.7元RMB。

停機所耗的天然氣及廠用電費用共：3800×0.9275+1555×0.65=4535.2元，上網電量價費用為：5400×0.4203=2269.6元。故實際聯合循環停機消耗費用應為：4535.2-2269.6=2265.6元。

這樣，聯合循環機組啟停機一次所消耗的費用總共為：10712.7+2265.6=12978.3元。

2 兩班制調峰與連續運行經濟性分析

2.1 建立模型分析

假設：總供氣Mm3，上網電價為e1元/kWh，天然氣價格為：f元/m3，氣耗為X，除鹽水水價格為：w元/t，耗水量為H噸，反供廠用電價格：e2元/kWh，停機后廠用電量：G，調峰折舊費用：K1，連續運行發電折舊費用：K2。啟停費用：Y=12307元。

調峰機組：耗完供氣M，發電獲得的總毛利潤：Y1=e（M÷X1）-（f×M）-（e2×G）-（w×H）-K1-12307（1）連續運行機組：耗完供氣M，發電獲得的總毛利潤：Y2=e（M÷X2）-（f×M）-K2（2）

針對聯合循環機組進行具體分析，算式（1）中，第一項e（M÷X1），因調峰機組開機的時間、調峰負荷不能夠確定，氣耗X1是一個變量，故第一項為變量。第二項（f×M），因供氣M不變，故第二項為定值。第三項（e2×G），因機組停機時間不確定，故廠用電量G為變量。第四項（w×H），調峰機組啟停一次的耗水量H為定值，即H=40t。第五項K1，調峰折舊費用因發電量不確定，故為變量。

算式（2）中，第一項e（M÷X2），因機組連續運行，根據海南電網調峰機組實際情況，在M一定的情況下，電網下達的負荷不變，因此氣耗X2也是不變的，故第一項為定值。第二項（f×M）為定值。第三項連續運行發電折舊費用K2，在發電量一定的情況下K2是不變的。

在總供氣一定的情況下，當Y1=Y2時，調峰機組與連續運行機組利潤一樣，當Y1>Y2時調峰機組利潤高，當Y1

2.2 實例計算

啟機共耗氣量：25200+800=26000m3，發電量34000kWh，停機耗氣3800m3，發電量：5400kWh。啟停機一次共消耗天然氣：26000+3800=29800m3，發電量：34000+5400=39400kWh。根據電廠實際情況，全廠停機后的廠用電量為：0.0625kWh/h。燃氣輪機滿負荷時的天然氣流量為55000m3/h，一套燃氣聯合循環機組滿負荷為200MW，調峰機組以次日零點停機為準。

以天然氣供90萬m3計算為例，對于調峰機組，除去機組啟停后，滿負荷運行所需的天然氣為：900000-29800=870200m3，滿負荷運行時間為：870 200÷55000=15.8h，滿負荷連續運行機組總發電量為20×15.8=31萬kWh，調峰機組總發電量為316+3.4+0.54=319.94萬kWh。理想調峰機組的運行時間為：15.8+1+0.5=17.3h，調峰機組停機時間為24-17.3=6.7h，因啟停一次相當于10h，故調峰機組均負荷為319.94÷（17.3+10）=11.7萬kW，啟停一次損耗所分擔的電量為11.7×10=117萬kWh。對于連續運行機組而言，根據海南電網調頻規律情況，發電氣耗為0.32kWh/m3，總發電量則為90÷0.32=281.25萬kWh。因調峰機組停機6.7h，故耗廠用電量0.0625×6.7=0.44萬kWh，通過算式（1）得出：Y1=3 199 400×0.4203-900 000×0.927 5-4400×0.65-40×10-（1170000+3199400）×0.08-12307=144838.82元。通過算式（2）得出：Y2=2812500×0.4203-900000×0.9275-2812500×0.08=122 343.75元。因Y1>Y2，故在總供氣90萬m3時，調峰機組比連續運行機組的利潤還要高，此時的供氣情況下應采用機組調峰方案。

同樣方法的實例計算得出，在供天然氣95萬m3時出現了Y1=Y2，達到了臨界點，在供氣95萬m3以上時出現Y1﹤Y2，95萬m3以下時Y1﹥Y2。通過各供氣情況分別計算出調峰機組理想的啟機時間。

通過上述實例計算分析和實踐驗證，在供天然氣95萬m3時，調峰機組與連續運行機組的效益達到平衡點，即在供氣95萬m3以下，采用機組兩班制調峰的效益較好，在95萬m3以上，采用機組連續運行來調峰的效益較好。

3 結語

本文對200MW燃氣聯合循環機組啟停經濟性進行了分析，通過建模、實例分析和實踐得出了兩班制調峰和低負荷運行效益的平衡點，提出了合理的調峰方案，可供燃氣聯合循環機組調峰參考運用。

【參考文獻】

[1]焦樹建.燃氣-蒸汽聯合循環[M].北京：北京機械工業出版社，2000

[2]毛華軍.S109FA聯合循環機組調峰運行方式的分析[J].河南：華電技術，2008（8）：10-12.

[責任編輯：李書培]