300MW联合循环机组变工况优化运行可行性研究

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1、300MW联合循环机组变工况优化运行的可行性研究　　山阎保康1，丁乙2，徐育斌2，陈坚红3，李立军1（1．浙江省电力试验研究所，浙江杭州310014；2．温州燃机发电有限公司，浙江温州325000；3．浙江大学，浙江杭州310007）   摘要：针对300MW（3×100MW）燃气—蒸汽联合循环机组变工况运行的经济性问题，提出了对其进行优化运行的可行性研究思路、策略、步骤、内容及其有关的技术要求。通过试验、分析、研究得出机组负荷的最优化组合，提出先进的控制策略并开发一套优化运行软件，对机组AGC的投入提供更全面的软、硬件支持，以实现灵活、可靠、高

2、效地对机组变工况负荷进行最佳分配。   关键词：300MW联合循环；变工况；优化运行；可行性；研究 　随着国家能源政策的调整和电网用电结构的变化，燃气轮机及其联合循环机组在我国得到了长足的发展，并且随着国家西气东输、东海油气田的开发以及国外燃气轮机的引进，我国将兴建大批大容量、高水平的燃气－蒸汽联合循环机组，这些机组在承担电网基本负荷的同时更具有参与电网调峰的优势。浙江省在20世纪末相继建成了镇海、龙湾、金华等一批燃气轮机联合循环电站。目前国内联合循环机组主要承担着电网调峰作用，其变工况运行方式及其经济性急需研究掌握，本文着重对300MW燃气－蒸

3、汽联合循环机组变工况优化运行的可行性进行研究。1问题的提出及研究思路   300MW燃气－蒸汽联合循环是由2台燃气轮发电机组和1台汽轮发电机组（即2＋1配置），各机组的运行相互存在着密切的联系，且燃气轮机和汽轮机有着各自的技术特性。作为电网调峰机组需经常启停和变工况运行，由于目前整套联合循环机组的变工况运行方式和热力性能尚无成熟经验和技术依据，所以在变工况运行时就得不到合理的运行方式，其经济性就得不到保证。目前整套机组变工况运行时仅采用3台机组负荷平均分配的方式，由人工对2台燃气轮机进行负荷预选，未考虑机组运行经济性。　　为充分发挥各机组的技术特

4、长，寻求以最小的燃料输入获得最佳的经济效益，对整套机组的低负荷变工况运行方式进行优化，通过试验、分析、研究得出负荷的最优化组合，提出先进的控制策略并开发一套优化运行软件，对机组AGC的投入提供更全面的软、硬件支持，以实现灵活、可靠、高效地对机组变工况负荷进行最佳分配。2研究的现有工作基础和条件  （1）整套燃气－蒸汽联合循环机组各主设备（包括燃气轮机、余热锅炉、汽轮机、发电机等）技术先进，自动化程度高，热力系统完善，现有参数测量较为全面，仪表精度等级高，所以本课题对机组设备的改动及投资很少。　　（2）具备了能满足机组热力性能试验要求的测试设备，并

5、已有规范的试验标准，试验方法及计算方式。　　（3）具有较详尽的机组设备运行和控制系统的技术资料，通过几年的生产实践积累了一定的运行经验并掌握了机组在不同方式下的大量运行资料和数据。　　（4）有一支长期从事汽轮机组、燃气轮机组、仪控等专业的技术人员，他们具有较高的理论水平和较丰富的实践经验，熟悉300MW燃气－蒸汽联合循环发电机组的设备性能和运行技术，并且掌握机组单循环及联合循环运行的热力性能试验及计算方法，并具有一定的控制技术和计算机编程知识水平。3研究步骤及研究内容3．1资料收集及调研　　燃气轮机、余热锅炉及汽轮机变工况运行特性资料；燃气轮机、

6、余热锅炉及汽轮机组运行启停资料；燃料特性，包括燃料组成、密度、发热量等；控制系统（包括DCS和MARKV）以及AGC资料，主要为应用程序接口、数据库接口等；软件开发运行环境资料，包括硬件和软件环境等。3．2建立数学模型3．2．1建模的必要性　　随着科技的迅速发展，尤其是计算机技术的迅速发展，应用计算机对实际系统进行模拟分析、优化设计，已成为人们解决实际问题的一个重要手段。它包括分析研究对象、建立数学模型、编制和校验计算机程序、输入原始数据计算以及用计算结果对研究对象进行评估与综合优化等内容。其中数学模型的建立及其程序实现是课题的基础和关键所在。　

7、　由于联合循环机组部件较多，牵涉的关系错综复杂，因而对其进行负荷优化分配时，必须建立详尽的数学模型。3．2．2联合循环机组运行特性的数学模型　　GTCC电站的静特性是燃气轮机、余热锅炉和汽轮机这三大部分的综合特性，是指机组并网发电并在稳定工况下运行，也就是3个部件相互关联平衡运行时的装置总体性能。为了获得稳定工况下机组的性能，必须分别提供燃气轮机、余热锅炉和汽轮机的变工况的曲线。3．2．2．1主设备模型　　（1）燃气轮机模型：燃气轮机工况由大气温度T＊a，大气压力p＊a和燃气轮机输出的电功率Neg决定。   燃油耗量Gf＝f（Neg，T＊a，p＊

8、a）；    排烟温度T＊4＝f（Neg，T＊a，p＊a）；    排烟流量Gg＝f（Neg，T＊a，p＊a）。　　由于燃气轮机在实际运