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摘要：随着经济水平的迅速发展，我国现阶段的电网结构装机容量不断的增大，带动着电并网机组的容量也逐渐增大，导致电网的峰谷差、调频难度也随之增加，为了确保电网的稳定运行，需要增强调峰电源的需求。本文首先分析了燃气轮机联合循环机组调峰面临的问题及挑战，同时阐述了燃气轮机联合循环机组调峰的优化方式，最后总结了燃气轮机联合循环机组调峰经济技术。
关键词：燃气轮机；联合循环机组；调峰方式；问题挑战；优化方式；经济技术；电力
一、燃气轮机联合循环机组调峰面临的问题及挑战
燃气轮机联合循环机组调频出现问题，就会导致电力缺乏的现象出现，在经济技术发展较好的水平地方，这类问题更加明显。例如：我国沿海地区会出现电力高峰负荷不足的情况，以某省机组容量为例，在2016年的时候，最大的燃气轮机联合循环机组调峰负荷为5000万（单位：KW），峰谷差为1750万（单位：KW），占据常规调峰率的60%，调峰情况十分严峻。
发达国家的电源结构发展较好，通过使用水电发电、燃气发电等大容量的机组能够减轻负荷，通过实践得知，核电、火电等系统结构更加合理、安全，同发达国家相比较，我国的电网机组主要以火机为主，在我国燃气机组电网装机容量占据的份额比较少。
随着社会对环境问题的高关注，人们对发电模式的要求也逐渐提升，在信息时代的大背景下，需要使用一种洁净的发电模式才能满足当前的发电模式，只有清洁能源才能够满足日益增大的电网调峰需求。由于目前我国天然气资源的短缺，燃气机组的发电在我国很难得到发展，在技术的改革下，目前我国天然气开采已经逐渐成熟，近几年，我国天然气发展也步入了黄金时期。目前，我国使用的燃气机组型号类型较多，燃气机组PG9351FA，供电效率37%；燃气机组GT12E2，供电效率36%；联合循环机组S-109FA，供電效率57%；联合循环机组S-109E，供电效率58.5%等。
二、燃气轮机联合循环机组调峰的优化方式
（一）燃气轮机联合循环机组调峰案例
以某燃气电厂为例，有两套S109E型联合循环机组，总容量达到370MW，对外供热能力为320t/h，为热电冷三联产以及能源深度梯级利用的顺利实现提供了有利保障。燃气轮机具有多样化优势，启动时间补偿，升负荷速度、响应负荷变化速度较快等，在该燃气电厂电网调峰方面，燃气轮机联合循环机组成为首选机组。因此，本文以此为基点，客观分析了燃气轮机联合循环机组调峰方面的优化方式。
（二）燃气轮机联合循环机组调峰的优化方式
燃气轮机有一个显著的特点，就是在其运行期间产生的经济性会随着负荷的变化产生相应的变化，当负荷降低时，热效率也会随之降低。该燃气厂燃气轮机联合循环机组调峰方式多样化，体现在不同方面，比如，并列运行调峰方式、两班制启停调峰方式。该燃气厂需要从不同角度入手客观分析调峰方式，从安全性、稳定性、经济性等角度入手采取针对性措施优化完善调峰方式，提高燃气轮机运行的经济效益。
（1）并列运行调峰方式
在2套机组的平均负荷大于额定负荷80%的时候，可以先让1台机组运行，另外一套机组参与调峰运行，经过实践这类形式的热经济性比较好。在机组平均负荷小于额定负荷80%的时候，2套机组的综合运行相比单套机组稳定负荷小于70%时，经济性是最好。例如：燃气轮机联合循环机组的额定负荷为70%，整体的热效率下降了6%左右。采用一套机组负荷，另一套额定负荷为40%的情况下，采取运行措施，整体的热效应会下降8%左右。相比前者只下降了2%左右，积极性不強。因此，在机组负荷最低的时候，应该采用负荷更大的机组运行，另一套则留作备用。
（2）供热工况调峰方式
针对三联燃气电厂，主要为热电冷三种，机组执行供热人物时，应该遵循以热定电的方式，在这类情况下，机组的调峰情况有3种，（a）单套机组对外供热，另一台机组凝气运行，为了确保供热量，供热机组的运行电压应该控制在额定电压数值范围内，这种情况下无法参与电网调峰，凝气工况可以设置为调峰运行；（b）当对外供应的热量较大时，2套机组应该同时进行供热工况运行，但是这类情况是无法实施调峰；（c）在夏季制冷阶段，确定了机组供热量之后，要根据电网的要求，机组的额定负荷在82%—100%的范围内可以进行负荷调峰。
（3）两班制调峰方式
在凝气工况的机组运行下，为了确保机组调峰的经济性，需要将机组的额定电压控制在80%以上，若是要求更低的负荷，应该采用两班制的调峰方式，具体如下：（a）燃气机的启动需要的时间较短，例如：S-109E燃气轮机联合循环机组，在点火到慢速的大约需要10min左右，整个启动过程中，需要消耗的燃料同机组的热定电压50%负荷下，调峰2小时的损耗。与此同时，电网机组的调峰时间不得小于8小时，两班制的调峰方式能够有效的减少燃料的损耗。（b）在进行两班制调峰的时候，机组的启动状态为热态，因此，调峰的损失也比较小。需要注意的是，两班制调峰需要有利的技术支持，确保机组的停机的状态下也能够保持热态，能够克服热惯性对机组的影响，确保循环机组能够在较短的时间内启动。（c）目前，我国的峰谷电价比例为3：1，若是选择低负荷调峰的方式，会对电力运行带来很大的经济损失，因此，选择两班制调峰有更加显著的优势。
三、燃气轮机联合循环机组调峰经济技术
就S-109E燃气轮机循环机组，采用两班制调峰方式，采用两班制、机组停止、启动1次消耗的天然气，通过实验最终天然气的热值为33287KJ/m3，转变即为11300m3，消耗天然气的量计算方式如下：
qV=Q（ef-eo），
式中：qV为50%额定负荷下低负荷调峰运行所损失的天然气量；Q为机组在电网低谷时段低负荷（P=92500kW）运行8h的发电量，Q=740000kW.h；ef为50%额定负荷运行时的气耗率，ef=0.285m3/（kW.h）；eo为凝汽工况下额定符合运行时的气耗率，eo=0.214m3/（kW.h）。 将得到的数据带入（1）中，得到最终的答案52540m3，通过计算结果能够得知，低负荷调峰方式相比两班制调峰方式消耗的燃料损失为4倍左右。
需要明确的是，在对比2中调峰方式的经济性，需要讲低估时间记录好，根据数据计算能够得出一个临时时间，因此，在低估时间超过时间时，采用两班制调峰方式具有更强的经济性。
低负荷运行相比两班制运行的寿命比较小，采用停启的调峰方式，会加快部件的损坏，近而影响燃气机组的寿命。应该采取正确的操作方式，合理运行，提升维修水准，减少燃氣机组部件的检修间隔，提升对机组的利用率。例如：制造厂应该制定3种检修间隔标准，在运行时间达到8000小时左右时，应该重点检查燃烧室，在运行時间达到24000小时左右时，重点检查热通道，当运行时间达到48000小时左右时，要进行大修。
结束语
综上所述，为了提升电网运行的安全性，在电网占用总容量15%—20%左右时，调峰性能好的燃气轮机联合循环机组的作用为应急备用电源，在此情况下进行低谷调峰，具有较好的经济性、同时也促使电网具有更好的安全性；当负荷调峰降低时，应该减少负荷的运行方式，在负荷处于最低状态的时候，应该使用一套机组大负荷运行，另外一套应该停机备用，以此提升燃气机组运行下的经济性；针对承担供热责任的机组，在冬季时应该满足用户所需的热量和供热参数，在此类情况下不可进行电网调峰，夏季确保热量的前提下，燃气机组的热定电压要在80%—100%的范围内才进行负荷调峰；机组的两班制运行方式下进行电网调峰，产生的损耗比较小，具有较好的经济性，但是运行寿命比较短，为了确保运行的经济性和安全性，两班制调峰机组，应该做好相应的检查和维护工作，将损耗降到最低。
参考文献：
[1]苏烨，张鹏，戴航丹，张永军.电网特高压接入形势下燃气轮机发电机组深度调峰研究[A].中国自动化学会发电自动化专业委员会、《中国电力》杂志社.2016年中国发电自动化技术论坛论文集第一册（获奖论文）[C].中国自动化学会发电自动化专业委员会、《中国电力》杂志社：，2016：6.
[2]崔有贵，杨志忠，叶茂，徐勤，张锴，金黄.大型燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉SCR脱硝技术及应用[A].中国动力工程学会锅炉专业委员会.中国动力工程学会锅炉专业委员会2013年学术研讨会论文集[C].中国动力工程学会锅炉专业委员会：，2013：7.
关键词：燃气轮机；联合循环机组；调峰方式；问题挑战；优化方式；经济技术；电力
一、燃气轮机联合循环机组调峰面临的问题及挑战
燃气轮机联合循环机组调频出现问题，就会导致电力缺乏的现象出现，在经济技术发展较好的水平地方，这类问题更加明显。例如：我国沿海地区会出现电力高峰负荷不足的情况，以某省机组容量为例，在2016年的时候，最大的燃气轮机联合循环机组调峰负荷为5000万（单位：KW），峰谷差为1750万（单位：KW），占据常规调峰率的60%，调峰情况十分严峻。
发达国家的电源结构发展较好，通过使用水电发电、燃气发电等大容量的机组能够减轻负荷，通过实践得知，核电、火电等系统结构更加合理、安全，同发达国家相比较，我国的电网机组主要以火机为主，在我国燃气机组电网装机容量占据的份额比较少。
随着社会对环境问题的高关注，人们对发电模式的要求也逐渐提升，在信息时代的大背景下，需要使用一种洁净的发电模式才能满足当前的发电模式，只有清洁能源才能够满足日益增大的电网调峰需求。由于目前我国天然气资源的短缺，燃气机组的发电在我国很难得到发展，在技术的改革下，目前我国天然气开采已经逐渐成熟，近几年，我国天然气发展也步入了黄金时期。目前，我国使用的燃气机组型号类型较多，燃气机组PG9351FA，供电效率37%；燃气机组GT12E2，供电效率36%；联合循环机组S-109FA，供電效率57%；联合循环机组S-109E，供电效率58.5%等。
二、燃气轮机联合循环机组调峰的优化方式
（一）燃气轮机联合循环机组调峰案例
以某燃气电厂为例，有两套S109E型联合循环机组，总容量达到370MW，对外供热能力为320t/h，为热电冷三联产以及能源深度梯级利用的顺利实现提供了有利保障。燃气轮机具有多样化优势，启动时间补偿，升负荷速度、响应负荷变化速度较快等，在该燃气电厂电网调峰方面，燃气轮机联合循环机组成为首选机组。因此，本文以此为基点，客观分析了燃气轮机联合循环机组调峰方面的优化方式。
（二）燃气轮机联合循环机组调峰的优化方式
燃气轮机有一个显著的特点，就是在其运行期间产生的经济性会随着负荷的变化产生相应的变化，当负荷降低时，热效率也会随之降低。该燃气厂燃气轮机联合循环机组调峰方式多样化，体现在不同方面，比如，并列运行调峰方式、两班制启停调峰方式。该燃气厂需要从不同角度入手客观分析调峰方式，从安全性、稳定性、经济性等角度入手采取针对性措施优化完善调峰方式，提高燃气轮机运行的经济效益。
（1）并列运行调峰方式
在2套机组的平均负荷大于额定负荷80%的时候，可以先让1台机组运行，另外一套机组参与调峰运行，经过实践这类形式的热经济性比较好。在机组平均负荷小于额定负荷80%的时候，2套机组的综合运行相比单套机组稳定负荷小于70%时，经济性是最好。例如：燃气轮机联合循环机组的额定负荷为70%，整体的热效率下降了6%左右。采用一套机组负荷，另一套额定负荷为40%的情况下，采取运行措施，整体的热效应会下降8%左右。相比前者只下降了2%左右，积极性不強。因此，在机组负荷最低的时候，应该采用负荷更大的机组运行，另一套则留作备用。
（2）供热工况调峰方式
针对三联燃气电厂，主要为热电冷三种，机组执行供热人物时，应该遵循以热定电的方式，在这类情况下，机组的调峰情况有3种，（a）单套机组对外供热，另一台机组凝气运行，为了确保供热量，供热机组的运行电压应该控制在额定电压数值范围内，这种情况下无法参与电网调峰，凝气工况可以设置为调峰运行；（b）当对外供应的热量较大时，2套机组应该同时进行供热工况运行，但是这类情况是无法实施调峰；（c）在夏季制冷阶段，确定了机组供热量之后，要根据电网的要求，机组的额定负荷在82%—100%的范围内可以进行负荷调峰。
（3）两班制调峰方式
在凝气工况的机组运行下，为了确保机组调峰的经济性，需要将机组的额定电压控制在80%以上，若是要求更低的负荷，应该采用两班制的调峰方式，具体如下：（a）燃气机的启动需要的时间较短，例如：S-109E燃气轮机联合循环机组，在点火到慢速的大约需要10min左右，整个启动过程中，需要消耗的燃料同机组的热定电压50%负荷下，调峰2小时的损耗。与此同时，电网机组的调峰时间不得小于8小时，两班制的调峰方式能够有效的减少燃料的损耗。（b）在进行两班制调峰的时候，机组的启动状态为热态，因此，调峰的损失也比较小。需要注意的是，两班制调峰需要有利的技术支持，确保机组的停机的状态下也能够保持热态，能够克服热惯性对机组的影响，确保循环机组能够在较短的时间内启动。（c）目前，我国的峰谷电价比例为3：1，若是选择低负荷调峰的方式，会对电力运行带来很大的经济损失，因此，选择两班制调峰有更加显著的优势。
三、燃气轮机联合循环机组调峰经济技术
就S-109E燃气轮机循环机组，采用两班制调峰方式，采用两班制、机组停止、启动1次消耗的天然气，通过实验最终天然气的热值为33287KJ/m3，转变即为11300m3，消耗天然气的量计算方式如下：
qV=Q（ef-eo），
式中：qV为50%额定负荷下低负荷调峰运行所损失的天然气量；Q为机组在电网低谷时段低负荷（P=92500kW）运行8h的发电量，Q=740000kW.h；ef为50%额定负荷运行时的气耗率，ef=0.285m3/（kW.h）；eo为凝汽工况下额定符合运行时的气耗率，eo=0.214m3/（kW.h）。 将得到的数据带入（1）中，得到最终的答案52540m3，通过计算结果能够得知，低负荷调峰方式相比两班制调峰方式消耗的燃料损失为4倍左右。
需要明确的是，在对比2中调峰方式的经济性，需要讲低估时间记录好，根据数据计算能够得出一个临时时间，因此，在低估时间超过时间时，采用两班制调峰方式具有更强的经济性。
低负荷运行相比两班制运行的寿命比较小，采用停启的调峰方式，会加快部件的损坏，近而影响燃气机组的寿命。应该采取正确的操作方式，合理运行，提升维修水准，减少燃氣机组部件的检修间隔，提升对机组的利用率。例如：制造厂应该制定3种检修间隔标准，在运行时间达到8000小时左右时，应该重点检查燃烧室，在运行時间达到24000小时左右时，重点检查热通道，当运行时间达到48000小时左右时，要进行大修。
结束语
综上所述，为了提升电网运行的安全性，在电网占用总容量15%—20%左右时，调峰性能好的燃气轮机联合循环机组的作用为应急备用电源，在此情况下进行低谷调峰，具有较好的经济性、同时也促使电网具有更好的安全性；当负荷调峰降低时，应该减少负荷的运行方式，在负荷处于最低状态的时候，应该使用一套机组大负荷运行，另外一套应该停机备用，以此提升燃气机组运行下的经济性；针对承担供热责任的机组，在冬季时应该满足用户所需的热量和供热参数，在此类情况下不可进行电网调峰，夏季确保热量的前提下，燃气机组的热定电压要在80%—100%的范围内才进行负荷调峰；机组的两班制运行方式下进行电网调峰，产生的损耗比较小，具有较好的经济性，但是运行寿命比较短，为了确保运行的经济性和安全性，两班制调峰机组，应该做好相应的检查和维护工作，将损耗降到最低。
参考文献：
[1]苏烨，张鹏，戴航丹，张永军.电网特高压接入形势下燃气轮机发电机组深度调峰研究[A].中国自动化学会发电自动化专业委员会、《中国电力》杂志社.2016年中国发电自动化技术论坛论文集第一册（获奖论文）[C].中国自动化学会发电自动化专业委员会、《中国电力》杂志社：，2016：6.
[2]崔有贵，杨志忠，叶茂，徐勤，张锴，金黄.大型燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉SCR脱硝技术及应用[A].中国动力工程学会锅炉专业委员会.中国动力工程学会锅炉专业委员会2013年学术研讨会论文集[C].中国动力工程学会锅炉专业委员会：，2013：7.