燃气轮机发电厂的运行优化思路及具体策略探讨

罗厚兵

华电国际电力股份有限公司深圳公司 广东深圳 518118

本次研究针对的是燃气轮机发电厂，基于天然气发电，充分考虑了发电厂机组的实际情况，对发电厂的用气量、输气管道和运营成本等多方面进行了参考和分析。旨在通过具体的对比研究，找到燃气轮机发电厂的合理优化方案，帮助更多的燃气轮机发电厂提升发电效率，获得利益的同时，满足社会对发电量的更高需求。

1 电厂机组基本情况与性能、耗差分析

1.1 电厂机组基本情况分析

燃气轮机发电厂所使用的机组，原来一般使用的是油气双燃料混合机组，随着发电厂相关设备的更新，也有一些新的发电厂会使用燃气-蒸汽联合循环机组。发电厂的机组燃料主要为天然气，来源一般是距离较近的油田直接运输，虽然随着发电量的增加，供气数量也在激增，但是还是难以满足发电厂的实际用气需求，这样的矛盾直接影响到发电厂的储气调峰能力，使的发电厂难以满足社会用电需求[1]。

1.2 燃气轮机运行优化主要工作内容

一般来讲，对于燃气轮机的运行进行优化时的主要工作内容，大致可以分为以下几个方面：首先是针对燃气轮机的性能进行的优化，通过实验提升燃气轮机的各项参数，以便实现燃气轮机的工作效率得到提升，降低燃气轮机受外界的影响，比较常见的实验有水洗效果对比试验、不同季节对于机组影响的试验、机组调峰试验等都是用来调试发电厂机组性能的试验。其次是针对机组耗差的优化，通过计算耗差也能提升其整体性能。最后，是对燃气轮机机组的操作系统和编程的优化，令整个系统更有稳定性并实现对实时工作的监控功能。

2 对比分析电场运行优化与技术经济

目前燃气轮机发电厂使用的机组主要有上文提到的经改造过后的油气双燃料混合机组以及新式的燃气-蒸汽联合循环机组两种，我们通过对比研究发现，油气双燃料混合机组的发电效率为38．2%，而燃气-蒸汽联合循环机组的发电效率则有58．1%，由此可见燃气-蒸汽联合循环发电机组的发电效率要显著高于传统的油气双燃料混合机组的[2]。

不过通过走访调查和查阅最新的研究资料，我们发现目前大部分的燃气轮机发电厂所使用的机组仍然为油气双燃料混合机组，其主要原因是随着使用时间的提升，燃气-蒸汽联合循环机组对天然气的耗电量会持续上升，也就是说，在短期内燃气-蒸汽联合循环发电机组更加高效，可是使用时间的提升，其原料消耗量持续增加，就会导致发电厂经济效益受到损失。

3 优化运行系统的实施流程

燃气轮机发电厂机组的运行系统主要是利用预先编写好的程序，通过专用的计算机对机组的运转实行控制。一般来讲，运行系统主要功能是操纵机组的启动和停止，对后台数据进行采集、分析、计算和存储，然后将主要数据在面板上进行显示并在计算结果出现问题时实现报警功能。

也就是说，燃气轮机发电厂的机组运行系统，主要分为前台和后台两部分，前端面向工作人员，实现数据的实时监控和报警功能。后台进行数据的计算处理，包括热耗性能的计算、耗差的计算，历史数据的计算和功率的计算。当计算结果与预先输入的阈值冲突时，通过报警来提醒工作人员对机组进行检修，以免出现重大问题造成中断供电，影响社会秩序，难以满足居民的生产生活需求。

4 基于天然气下，分析调峰与气量平衡的关系

居民在不用月份、不同时间的用电需求有所差距。在一年中，冬季因为居民有供暖需求，可能会用到空调、电暖气和其他供暖电器，夏天的时候因为天气燃热，空调或者电扇成了必备的家用电器，在这样的季节就增加了用电需求。再比如白天的时候不用开灯，而且因为上班的原因家用电器基本不用，而晚上有照明需求，用电量也会增加，那么，冬季的晚上或者夏季的晚上可能就会成为用电的高峰期。在用电高峰时段无法满足燃气使用需求，也存在管道的输送能力和电场的燃气储存能力的限制问题，这样就导致在峰值阶段可能无法满足供电需求。

为了在用电高峰期实现正常供电，达到气量平衡的目标，需要在峰值阶段进行机组优化来实现节约天然气能源的目的[3]。上文提到在峰值使用燃气-蒸汽联合循环机组代替尤启双燃料机组工作实现提高发电效率、节约能源的目的，但是这就需要发电厂同时拥有上述两个机组，那么机组的成本，维护和运营的成本以及相关人员的调配和管理的成本是一笔巨大的开销，这显然不利于发电厂的实际经济效益的获取。

5 系统性能特点分析

通过固定时间间隔对机组的实时数据进行采样分析，我们就能对机组的整体性能进行把控，也就方便了相关工作人员对机组进行优化、清洗和检修，通过引入数字模型，输入常数，对机组的最优参数进行求解，在实际运营过程中利用控制系统让机组始终工作在最优工作状态下，这样就能有效提升发电效率，节省发电成本。

通过试验对系统性能进行集中分析，能够帮助相关工作的研究者最快的找到不同的发电机组之间的差异，完善优化系统，随着计算机技术的发展，还应该利用在线监控技术，引入优化模型，实时对数据进行对比和分析，这样能够在实践中验证优化工作的正确性，提升发电厂机组的运行效率，节约成本，提高经济效益，让发电厂更加实用社会的需求，具有更好的发展前景。

6 结语

综上所述，为了满足居民对于电力的使用需求，也为了解决高峰期燃气轮机发电厂对天然气的需求量与供应量之间的矛盾，需要对燃气轮机发电厂的发电机组进行优化。通过对发电机组的性能参数、耗差和系统的优化，能够解决上述问题。并且，在峰值阶段，使用重油代替天然气作为燃料以及使用燃气-蒸汽联合循环机组代替油气双燃料机组，都能够在峰值平衡气量，节省天然气，最终实现发电厂更加高效的供电的同时获得更大的经济效应，以达到推动其发展的目的。