分布式能源系統中燃氣輪機熱電聯產運行方式優化方法

趙放(中國昆侖工程有限公司，北京，100037）

分布式能源系統中燃氣輪機熱電聯產運行方式優化方法

趙放
(中國昆侖工程有限公司，北京，100037）

為了對熱電聯產之中電負荷與熱負荷變化進行協調，需對熱電供需的不均衡問題進行處理，優化分布式能源的系統之中燃氣輪機的熱電聯產運行方式。同時在傳統以熱定電與以電定熱運行基礎上，添加輔助的設備方式，對熱電聯產運行方式進行補充。本文主要分析了燃氣輪機的熱電聯產兩類運行方式，深入研究優化分布式能源的系統之中燃氣輪機的熱電聯產運行方式，為相關研究提供參考。

分布式能源；燃氣輪機；熱電聯產；運行方式；優化

0 前言

分布式的能源屬于世界能源的發展新方向，很多分布式的能源系統均為多功能或是聯產系統，主要優勢是用于冷熱電的聯產之中，有著初產投資低、效率高、供電的可靠性高、占地比較少、變負荷的特性靈活與保護環境等優點。在能源系統之中分布式能源是關鍵性動力的裝置，近幾年，把天然氣當作燃料燃氣輪機的聯產技術發展比較迅速，這種系統既可以產出相應的電能，同時可以把發電以后低品質余熱用于發電，提升能源的利用率，有著較高的環境效益、社會效益與節能效益。

圖1 優化以后熱電聯產的系統兩類運行方式

1 燃氣輪機的熱電聯產兩類運行方式

在燃氣輪機中熱電聯產的系統保護兩種運行的方式，即以熱定電與以電定熱。其中，以電定熱能夠符合電力負荷的需求，而熱能只是附屬的產品，其不足的部分通過余熱鍋爐的補燃解決；以熱定電可以符合熱力負荷的需求，附屬產品為電能，其不足的部分通過電網來補充。

考慮到不同熱電的需求比，可以熱電聯產的系統之中兩種運行的方式，在表一中補充熱為負值時，代表盈余，余熱達到鍋爐效率值為0.93，具體見表1。

表1 比較各熱電需求時的兩種運行方式

2 優化分布式能源的系統之中燃氣輪機的熱電聯產運行方式

2.1 兩類傳統的運行方式缺點

經過以上分析能夠看出，在熱電聯產之中應用燃氣輪機的發電機組，可以提升能源的利用率。然而，兩類運行的方式自身有局限性，其中，以電定熱方式主要缺陷是容易浪費多余熱量，與能源有效的利用原則不符，尤其是在電力供應緩和時，應用該運行的方式，要求系統通過減壓與減溫供熱，能源浪費情況比較嚴重。此外，如果系統熱負荷不夠穩定，需要應用不供熱、多發電與少供熱方式，可以將聯產系統效率降低。以熱定電的運行方式主要優勢是可以防止熱量浪費，如果電量不足，需要從電網進行購電。但是因為現階段小型的分布式能源只可以并網，不可以上網，因此如果電量存在盈余，就會造成不必要的麻煩。

2.2 優化的方案

在實際中，不管用戶使用哪一種運行的方式，均不可以應對全部的工況，究其原因，聯產系統之中額定熱點比與來自用戶熱點需求比有著矛盾，對電負荷與熱負荷關系進行協調，需要采用合理系統運行的方式，優化控制系統。換句話說，需要為聯產系統設置相關輔助的設備，確保系統得以優化，實現最好的運行效益。以便儲存高出特定時需求過剩的能量，在需要時再應用，即給聯產系統之中設置儲能的環節。通過設置儲能環節可以提升系統運行安全性與效率，同時可以提升系統供熱的能力，并且儲能系統在需求與供應間設置了緩沖的系統，可以對二者的不匹配問題進行緩解。就以熱定電的運行方式而言，能夠通過儲電設備對多余電量進行儲存，例如：并聯運行蓄電池組與燃氣輪機的發電機組，如果電量存在盈余，蓄電池組可以儲存。如果電力的負荷出現低谷，無需使用燃氣輪機，可以直接將蓄熱器之中熱量釋放出來供熱。相關研究中指出，如果全年負荷都出現變化，在蓄能的情況下，系統節能的效率高達38.00%。在電器的負荷低谷時期，能夠少發電或是不發電，啟動燃氣輪機滿足用戶熱需求。

2.3 兩類優化方案分析

按照以上優化的方案，對不同熱電的需求比熱電的聯產系統之中總熱效率進行計算，見表2。因為蓄熱設備自身存儲熱量會伴隨時間延長會減少，經過計算0.2%熱量的損失，得出熱電自身充放電的效率為0.81。將輔助設備增設在熱電聯產的系統中以后，可以大幅度提高系統總熱效率，切熱電的需求比愈小，其提高幅度愈大，該方式可以防止出現以電定熱方式出現多余熱量浪費情況，同時可以科學處理以熱定電方式之中對于的電量。在分布式能源的系統之中，燃氣輪機作為主要動力的設備，其聯產機組有著重要的作用。此外，由于天然氣的產電污染比較小代價又比較高，所以在投入運行以后，會優先消耗掉產出電能與熱能，這樣可以將增設蓄能的環節復雜性簡化，確保系統方便調配。通常情況下，在分布式的能源系統之中，燃氣輪機的聯產系統主要采取以熱定電運行的方式，該方式可以防止以電定熱方式之中對于熱量儲存的問題發生，并且可以儲存多余能源，以便后續使用。

表2 優化以后聯產系統的總熱效率

3 結語

本文主要分析了分布式能源的系統之中燃氣輪機的熱電聯產運行方式下，機組額定電熱比與用戶對于熱電需求比間矛盾，并提出提升聯產系統之中總熱效率優化的方案。同時定量計算了傳統的熱電聯產運行方式，計算結果顯示如果熱電需求比與額定熱點比不符時，需要采取以電定熱與以熱定電運行的方式。同時提出經聯產系統增設輔助設備，可以提升能源的利用率。就以熱定電運行方式而言，需要增設相應的蓄電池，以便對多余熱量進行儲存，并增加小型燃氣的鍋爐與蓄熱器設備，儲存多余的熱量。

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環球儀器Uflex自動化平臺即將亮相美國SMTA國際展

環球儀器最新推出的Uflex自動化平臺，繼在8月底的NEPCON深圳展上大獲好評后，隨即在9月19至20日，在美國伊利諾斯州羅斯蒙特市舉行的SMTA國際展223號展位上登場。環球儀器的先進工藝實驗室專家，更在現場講解現今新興科技的發展趨勢，并協助廠家優化其生產流程。

至于這次參展的亮點 -- 超級靈活的Uflex自動化平臺，其最大的特色就是在單一設備上提供廣泛的自動化功能，可以應對任何自動化生產的挑戰。因此，Uflex自動化平臺的成本效益極高，廠家可以自行快速地重新配置其功能工具，不單可以采用由環球儀器提供的配套工具，甚至可以兼容第三方工具，并且能接入各式各樣送料器，進行各種自動化工藝。

Uflex自動化平臺采用圖像式電腦編程，廠家可以自行編寫，不須經由設備供應商重新編程，特別適合高度混合的生產環境，大大縮短產品上市時間。對于仍然采用定制設備來應對單一工序的廠家來說，投資在Uflex自動化平臺上將獲得更大的投資保障。采用Uflex自動化平臺，其單次插件成本比人手操作減少超過95%，兼且可以大大提升產品質量及良率。

The method of optimizing the operation of gas turbine heat and electricity in distributed energy system

Zhao Fang
(China KunLun Contracting & Engineering Corp,beijing,100037）

For the sake of the cogeneration of electricity load and heat load change to coordinate, to handle the problems of the thermal power of supply and demand imbalance, optimization of distributed energy system of gas turbine cogeneration operation mode. At the same time, on the basis of the traditional heating and electric heating operation, the auxiliary equipment method was added to supplement the operation mode of the combined heat and power generation. This paper analyzes the gas turbine cogeneration two kinds of operation mode, further study of optimization of distributed energy system of gas turbine cogeneration operation mode, provide reference for related research.

distributed energy; Gas turbine; Cogeneration of heat and electricity; Operation mode; To optimize the