燃氣輪機發電廠的運行優化思路及具體策略探討

羅厚兵

華電國際電力股份有限公司深圳公司 廣東深圳 518118

本次研究針對的是燃氣輪機發電廠，基于天然氣發電，充分考慮了發電廠機組的實際情況，對發電廠的用氣量、輸氣管道和運營成本等多方面進行了參考和分析。旨在通過具體的對比研究，找到燃氣輪機發電廠的合理優化方案，幫助更多的燃氣輪機發電廠提升發電效率，獲得利益的同時，滿足社會對發電量的更高需求。

1 電廠機組基本情況與性能、耗差分析

1.1 電廠機組基本情況分析

燃氣輪機發電廠所使用的機組，原來一般使用的是油氣雙燃料混合機組，隨著發電廠相關設備的更新，也有一些新的發電廠會使用燃氣-蒸汽聯合循環機組。發電廠的機組燃料主要為天然氣，來源一般是距離較近的油田直接運輸，雖然隨著發電量的增加，供氣數量也在激增，但是還是難以滿足發電廠的實際用氣需求，這樣的矛盾直接影響到發電廠的儲氣調峰能力，使的發電廠難以滿足社會用電需求[1]。

1.2 燃氣輪機運行優化主要工作內容

一般來講，對于燃氣輪機的運行進行優化時的主要工作內容，大致可以分為以下幾個方面：首先是針對燃氣輪機的性能進行的優化，通過實驗提升燃氣輪機的各項參數，以便實現燃氣輪機的工作效率得到提升，降低燃氣輪機受外界的影響，比較常見的實驗有水洗效果對比試驗、不同季節對于機組影響的試驗、機組調峰試驗等都是用來調試發電廠機組性能的試驗。其次是針對機組耗差的優化，通過計算耗差也能提升其整體性能。最后，是對燃氣輪機機組的操作系統和編程的優化，令整個系統更有穩定性并實現對實時工作的監控功能。

2 對比分析電場運行優化與技術經濟

目前燃氣輪機發電廠使用的機組主要有上文提到的經改造過后的油氣雙燃料混合機組以及新式的燃氣-蒸汽聯合循環機組兩種，我們通過對比研究發現，油氣雙燃料混合機組的發電效率為38．2%，而燃氣-蒸汽聯合循環機組的發電效率則有58．1%，由此可見燃氣-蒸汽聯合循環發電機組的發電效率要顯著高于傳統的油氣雙燃料混合機組的[2]。

不過通過走訪調查和查閱最新的研究資料，我們發現目前大部分的燃氣輪機發電廠所使用的機組仍然為油氣雙燃料混合機組，其主要原因是隨著使用時間的提升，燃氣-蒸汽聯合循環機組對天然氣的耗電量會持續上升，也就是說，在短期內燃氣-蒸汽聯合循環發電機組更加高效，可是使用時間的提升，其原料消耗量持續增加，就會導致發電廠經濟效益受到損失。

3 優化運行系統的實施流程

燃氣輪機發電廠機組的運行系統主要是利用預先編寫好的程序，通過專用的計算機對機組的運轉實行控制。一般來講，運行系統主要功能是操縱機組的啟動和停止，對后臺數據進行采集、分析、計算和存儲，然后將主要數據在面板上進行顯示并在計算結果出現問題時實現報警功能。

也就是說，燃氣輪機發電廠的機組運行系統，主要分為前臺和后臺兩部分，前端面向工作人員，實現數據的實時監控和報警功能。后臺進行數據的計算處理，包括熱耗性能的計算、耗差的計算，歷史數據的計算和功率的計算。當計算結果與預先輸入的閾值沖突時，通過報警來提醒工作人員對機組進行檢修，以免出現重大問題造成中斷供電，影響社會秩序，難以滿足居民的生產生活需求。

4 基于天然氣下，分析調峰與氣量平衡的關系

居民在不用月份、不同時間的用電需求有所差距。在一年中，冬季因為居民有供暖需求，可能會用到空調、電暖氣和其他供暖電器，夏天的時候因為天氣燃熱，空調或者電扇成了必備的家用電器，在這樣的季節就增加了用電需求。再比如白天的時候不用開燈，而且因為上班的原因家用電器基本不用，而晚上有照明需求，用電量也會增加，那么，冬季的晚上或者夏季的晚上可能就會成為用電的高峰期。在用電高峰時段無法滿足燃氣使用需求，也存在管道的輸送能力和電場的燃氣儲存能力的限制問題，這樣就導致在峰值階段可能無法滿足供電需求。

為了在用電高峰期實現正常供電，達到氣量平衡的目標，需要在峰值階段進行機組優化來實現節約天然氣能源的目的[3]。上文提到在峰值使用燃氣-蒸汽聯合循環機組代替尤啟雙燃料機組工作實現提高發電效率、節約能源的目的，但是這就需要發電廠同時擁有上述兩個機組，那么機組的成本，維護和運營的成本以及相關人員的調配和管理的成本是一筆巨大的開銷，這顯然不利于發電廠的實際經濟效益的獲取。

5 系統性能特點分析

通過固定時間間隔對機組的實時數據進行采樣分析，我們就能對機組的整體性能進行把控，也就方便了相關工作人員對機組進行優化、清洗和檢修，通過引入數字模型，輸入常數，對機組的最優參數進行求解，在實際運營過程中利用控制系統讓機組始終工作在最優工作狀態下，這樣就能有效提升發電效率，節省發電成本。

通過試驗對系統性能進行集中分析，能夠幫助相關工作的研究者最快的找到不同的發電機組之間的差異，完善優化系統，隨著計算機技術的發展，還應該利用在線監控技術，引入優化模型，實時對數據進行對比和分析，這樣能夠在實踐中驗證優化工作的正確性，提升發電廠機組的運行效率，節約成本，提高經濟效益，讓發電廠更加實用社會的需求，具有更好的發展前景。

6 結語

綜上所述，為了滿足居民對于電力的使用需求，也為了解決高峰期燃氣輪機發電廠對天然氣的需求量與供應量之間的矛盾，需要對燃氣輪機發電廠的發電機組進行優化。通過對發電機組的性能參數、耗差和系統的優化，能夠解決上述問題。并且，在峰值階段，使用重油代替天然氣作為燃料以及使用燃氣-蒸汽聯合循環機組代替油氣雙燃料機組，都能夠在峰值平衡氣量，節省天然氣，最終實現發電廠更加高效的供電的同時獲得更大的經濟效應，以達到推動其發展的目的。