淺談200MW燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組調(diào)峰方式的選擇

馬傳慶　劉文

【摘 要】燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組采用何種調(diào)峰方式與機(jī)組乃至整個(gè)發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。本文分析了聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟停的經(jīng)濟(jì)性，并對(duì)低負(fù)荷運(yùn)行和兩班制運(yùn)行調(diào)峰做了經(jīng)濟(jì)性比較，為兩種方式的選擇提出合理建議。

【關(guān)鍵詞】聯(lián)合循環(huán)；調(diào)峰；方式

0 前言

燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組的調(diào)峰方式一般包括：（1）兩班制運(yùn)行，即夜里短時(shí)間停運(yùn)，早上再啟動(dòng)。 （2）低負(fù)荷運(yùn)行，帶基荷機(jī)組降至最低技術(shù)出力運(yùn)行，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷增大，機(jī)組快速帶負(fù)荷。在供氣充足的情況下，某電廠兩套燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組采用一套機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，另一套機(jī)組調(diào)峰的運(yùn)行方式。但近些年供氣一直呈現(xiàn)量少價(jià)升的形勢(shì)，通常所供的天然氣只能維持一套燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行，嚴(yán)重影響電廠發(fā)電效益。本文主要對(duì)電廠燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組低負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行和兩班制調(diào)峰運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟停經(jīng)濟(jì)性分析

某電廠燃?xì)饴?lián)合循環(huán)調(diào)峰機(jī)組與連續(xù)運(yùn)行機(jī)組的區(qū)別在于：聯(lián)合循環(huán)調(diào)峰機(jī)組啟停過程耗氣量、廠用電量、耗水量及啟停的設(shè)備損耗折舊費(fèi)用有所不同。

已知條件如下，氣價(jià)：0.9275元/m3，上網(wǎng)電價(jià)：0.4203元/kWh，反供電價(jià)：0.65元/kWh，除鹽水價(jià)：e3=10元/t，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組單位電量折舊額為0.08元/kWh。

調(diào)峰機(jī)組啟動(dòng)到并網(wǎng)和機(jī)組開始減負(fù)荷到解列計(jì)算如下：（1）燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)到并網(wǎng)耗氣：800m3；（2）燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)耗廠用電量：200 kWh；（3）燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)后到汽機(jī)并網(wǎng)需要1 h，耗氣25200m3，廠用電量：1166kWh，發(fā)電量：34000kWh。（4）汽輪機(jī)從開始減負(fù)荷到機(jī)組解列需要0.5h，耗氣3800m3，廠用電量1555kWh，發(fā)電5400kWh。

以天然氣價(jià)格：0.9275元/m3，上網(wǎng)電價(jià)：0.4203元/kWh計(jì)算，啟機(jī)所耗的天然氣及廠用電費(fèi)用共：（800+25200）×0.9275+（200+1166）×0.65=25002.9元，而上網(wǎng)電量?jī)r(jià)費(fèi)用為：34000×0.4203=14290.2元，故實(shí)際的聯(lián)合循環(huán)啟機(jī)消耗費(fèi)用應(yīng)為：25002.9-14290.2=10712.7元RMB。

停機(jī)所耗的天然氣及廠用電費(fèi)用共：3800×0.9275+1555×0.65=4535.2元，上網(wǎng)電量?jī)r(jià)費(fèi)用為：5400×0.4203=2269.6元。故實(shí)際聯(lián)合循環(huán)停機(jī)消耗費(fèi)用應(yīng)為：4535.2-2269.6=2265.6元。

這樣，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟停機(jī)一次所消耗的費(fèi)用總共為：10712.7+2265.6=12978.3元。

2 兩班制調(diào)峰與連續(xù)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 建立模型分析

假設(shè)：總供氣Mm3，上網(wǎng)電價(jià)為e1元/kWh，天然氣價(jià)格為：f元/m3，氣耗為X，除鹽水水價(jià)格為：w元/t，耗水量為H噸，反供廠用電價(jià)格：e2元/kWh，停機(jī)后廠用電量：G，調(diào)峰折舊費(fèi)用：K1，連續(xù)運(yùn)行發(fā)電折舊費(fèi)用：K2。啟停費(fèi)用：Y=12307元。

調(diào)峰機(jī)組：耗完供氣M，發(fā)電獲得的總毛利潤(rùn)：Y1=e（M÷X1）-（f×M）-（e2×G）-（w×H）-K1-12307（1）連續(xù)運(yùn)行機(jī)組：耗完供氣M，發(fā)電獲得的總毛利潤(rùn)：Y2=e（M÷X2）-（f×M）-K2（2）

針對(duì)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行具體分析，算式（1）中，第一項(xiàng)e（M÷X1），因調(diào)峰機(jī)組開機(jī)的時(shí)間、調(diào)峰負(fù)荷不能夠確定，氣耗X1是一個(gè)變量，故第一項(xiàng)為變量。第二項(xiàng)（f×M），因供氣M不變，故第二項(xiàng)為定值。第三項(xiàng)（e2×G），因機(jī)組停機(jī)時(shí)間不確定，故廠用電量G為變量。第四項(xiàng)（w×H），調(diào)峰機(jī)組啟停一次的耗水量H為定值，即H=40t。第五項(xiàng)K1，調(diào)峰折舊費(fèi)用因發(fā)電量不確定，故為變量。

算式（2）中，第一項(xiàng)e（M÷X2），因機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，根據(jù)海南電網(wǎng)調(diào)峰機(jī)組實(shí)際情況，在M一定的情況下，電網(wǎng)下達(dá)的負(fù)荷不變，因此氣耗X2也是不變的，故第一項(xiàng)為定值。第二項(xiàng)（f×M）為定值。第三項(xiàng)連續(xù)運(yùn)行發(fā)電折舊費(fèi)用K2，在發(fā)電量一定的情況下K2是不變的。

在總供氣一定的情況下，當(dāng)Y1=Y2時(shí)，調(diào)峰機(jī)組與連續(xù)運(yùn)行機(jī)組利潤(rùn)一樣，當(dāng)Y1>Y2時(shí)調(diào)峰機(jī)組利潤(rùn)高，當(dāng)Y1

2.2 實(shí)例計(jì)算

啟機(jī)共耗氣量：25200+800=26000m3，發(fā)電量34000kWh，停機(jī)耗氣3800m3，發(fā)電量：5400kWh。啟停機(jī)一次共消耗天然氣：26000+3800=29800m3，發(fā)電量：34000+5400=39400kWh。根據(jù)電廠實(shí)際情況，全廠停機(jī)后的廠用電量為：0.0625kWh/h。燃?xì)廨啓C(jī)滿負(fù)荷時(shí)的天然氣流量為55000m3/h，一套燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組滿負(fù)荷為200MW，調(diào)峰機(jī)組以次日零點(diǎn)停機(jī)為準(zhǔn)。

以天然氣供90萬m3計(jì)算為例，對(duì)于調(diào)峰機(jī)組，除去機(jī)組啟停后，滿負(fù)荷運(yùn)行所需的天然氣為：900000-29800=870200m3，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間為：870 200÷55000=15.8h，滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行機(jī)組總發(fā)電量為20×15.8=31萬kWh，調(diào)峰機(jī)組總發(fā)電量為316+3.4+0.54=319.94萬kWh。理想調(diào)峰機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間為：15.8+1+0.5=17.3h，調(diào)峰機(jī)組停機(jī)時(shí)間為24-17.3=6.7h，因啟停一次相當(dāng)于10h，故調(diào)峰機(jī)組均負(fù)荷為319.94÷（17.3+10）=11.7萬kW，啟停一次損耗所分擔(dān)的電量為11.7×10=117萬kWh。對(duì)于連續(xù)運(yùn)行機(jī)組而言，根據(jù)海南電網(wǎng)調(diào)頻規(guī)律情況，發(fā)電氣耗為0.32kWh/m3，總發(fā)電量則為90÷0.32=281.25萬kWh。因調(diào)峰機(jī)組停機(jī)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(shí)，調(diào)峰機(jī)組比連續(xù)運(yùn)行機(jī)組的利潤(rùn)還要高，此時(shí)的供氣情況下應(yīng)采用機(jī)組調(diào)峰方案。

同樣方法的實(shí)例計(jì)算得出，在供天然氣95萬m3時(shí)出現(xiàn)了Y1=Y2，達(dá)到了臨界點(diǎn)，在供氣95萬m3以上時(shí)出現(xiàn)Y1﹤Y2，95萬m3以下時(shí)Y1﹥Y2。通過各供氣情況分別計(jì)算出調(diào)峰機(jī)組理想的啟機(jī)時(shí)間。

通過上述實(shí)例計(jì)算分析和實(shí)踐驗(yàn)證，在供天然氣95萬m3時(shí)，調(diào)峰機(jī)組與連續(xù)運(yùn)行機(jī)組的效益達(dá)到平衡點(diǎn)，即在供氣95萬m3以下，采用機(jī)組兩班制調(diào)峰的效益較好，在95萬m3以上，采用機(jī)組連續(xù)運(yùn)行來調(diào)峰的效益較好。

3 結(jié)語

本文對(duì)200MW燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組啟停經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，通過建模、實(shí)例分析和實(shí)踐得出了兩班制調(diào)峰和低負(fù)荷運(yùn)行效益的平衡點(diǎn)，提出了合理的調(diào)峰方案，可供燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組調(diào)峰參考運(yùn)用。

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[責(zé)任編輯：李書培]