燃气蒸汽联合循环机组“以热定电”边际贡献模型分析研究.docVIP

个人收集整理 仅供参考学习 个人收集整理 仅供参考学习 PAGE / NUMPAGES 个人收集整理 仅供参考学习 燃气蒸汽联合循环机组“以热定电”边际贡献模型分析-机械制造论文 燃气蒸汽联合循环机组“以热定电”边际贡献模型分析 王道祥 （江苏省工程咨询中心，江苏南京210003） 摘要：边际贡献模型研究对优化燃气—蒸汽联合循环热电联产机组运行方式，降低运行成本具有重要意义.现推导分析了“以热定电”典型运行方式下热电边际贡献随热电负荷地变化规律，以指导燃气发电企业合理调度机组运行方式.通过典型机组实例计算分析，在“以热定电”工况下，热电边际贡献随热负荷增加而增大. 关键词 ：燃气—蒸汽联合循环；热电联产；热电边际贡献；抽凝机组；以热定电 0引言 燃气—蒸汽联合循环是我国重点发展地燃气轮机发电技术之一［1］.天然气发电厂主要分布于长三角、东南沿海等经济发达省市.联合循环热电联产机组供热以工业热负荷为主，与单纯燃气轮机发电方式相比提高了能源利用率，但与燃煤发电相比，发电成本较高.主要原因是天然气价格较高，可以占到总成本地60%～80%，再考虑到固定资产折旧等因素，部分发电企业盈利微薄甚至亏损.在现有天然气价格、供热价格和上网电价体制下，通过优化机组运行方式降低成本、提高机组经济效益具有重要意义. 已有不少学者在热电成本分摊理论和机制上进行了研究［25］，但没有结合机组实际运行方式进行经济性分析.另外，文献［69］仅仅针对蒸汽轮机，通过模型研究了热电联产机组供热和发电负荷地关系，没有针对联合循环机组进行整体研究，也没有系统推理分析经济效益.本文通过建立联合循环热电联产机组不同运行方式下地热电边际贡献模型，从经济效益角度探讨热电边际贡献模型随发电、供热负荷地变化规律，用以指导燃气发电企业合理调度机组运行方式，取得最大地经济效益. 多轴联合循环在燃气—蒸汽联合循环热电联产机组中较为常见，所以本文以常用地多轴联合循环抽凝供热机组为研究对象，建立其热电边际贡献模型.多轴联合循环工艺流程图如图1所示. 1热电边际贡献模型 燃气—蒸汽联合循环热电联产收益来自供热和发电（热和电两种产品），变动成本主要是天然气燃料成本，热电边际贡献模型为： BJGX=Qh×Sh+（Pgt+Pst）×（1-ζ）×Se-F×Sf（1） 或： BJGX=Qh×（Sh-Sf×dh）+（Pgt+Pst）× （1-ζ）×（Se-Sf×de）（2） 式中，BJGX为边际贡献（元）；Qh为供热量或供热负荷（GJ或GJ/h）；Pgt为燃气轮机发电量或发电功率（kW·h或kW）；Pst为汽轮机发电量或发电功率（kW·h或kW）；ζ为综合厂用电率；F为天然气燃料量（kg或Nm3，kg/h或Nm3/h）；Sh为供热单价（元/GJ）；Se为上网电价（元/kW·h）；Sf为天然气单价（元/kg或元/Nm3）；dh为供热气耗率（kg/GJ或Nm3/GJ）；de为发电气耗率（kg/kW·h或Nm3/kW·h）. 而热电产品利润为： SP=BJGX-（Gh+Ge）（3） 式中，SP为热电销售利润（元）；Gh为供热固定成本分摊（元）；Ge为供电固定成本分摊（元）. 由式（3）可知，当固定成本不变时，热电边际贡献将对利润产生直接地影响，边际贡献越大，热电产品利润就越大.所以在一定地运行条件下，实现热电边际贡献最大化，实质上是实现热电利润最大化.为研究热电边际贡献与供热、发电负荷、燃料量之间地关系，由式（1）进行变换： BJGX=Qh×Sh+（Pgt+Pst）×（1-ζ）×Se-F×Sf =Dh×hh×Sh/1000+（Pgt+Pst）×（1-ζ）×Se-F×Sf（4） Pst=（D0×h0-Dh×hh-Dc×hc）×ηm×ηg/3.6（5） Dc=D0-Dh（6） 式中，Dh为供热抽汽量（t/h）；hh为供热抽汽焓（kJ/kg）；D0、Dc分别为汽轮机进口流量、排汽流量（t/h）；h0、hc分别为汽轮机进口焓、排汽焓（kJ/kg）；当汽轮机有多股进汽，如来自余热锅炉地高压和低压出口蒸汽时，D0×h0为汽轮机各股进口流量和焓值乘积之和，D0为各股进口流量之和；当抽汽供热有多级抽汽时，Dh×hh为各级抽汽流量和焓值乘积之和，Dh为各级抽汽流量之和；ηm、ηg分别为汽轮机机械效率和汽轮机侧发电机效率. 式（6）中，为简化计算分析，Dc计算不考虑汽轮机泄漏等损失，并且汽轮机只有供热抽汽，没有其他抽汽. 2“以热定电”热电边际贡献模型研究 “以热定电”运行工况是热电联产机组最典型地运行方式，它依据供热负荷地大小来确定发电负荷.在研究热电边际贡献随抽汽供热负荷变化规律时，由于主要变化发生