燃气轮机热电冷联产系统的优化设计与运行

王革非

(南京汽轮电机(集团)有限责任公司 江苏 南京 210000)

1 燃气轮机热电冷联产系统的运行价值

想要对整体问题进行研究，就必须要在一定程度上明确燃气轮机热电冷联产系统的运行价值。对于燃气轮机热电冷联产系统来说，其存在着极强的节能性，也正是因为燃气轮机热电冷联产系统具备这一特征，所以其得到了快速的发展，对其进行应用相当于合理地利用能源，这对于我国的发展来说具有较强的经济意义。目前有相关人士从不同角度对燃气轮机热电冷联产系统的的经济性以及节能性问题进行了分析，虽然具体的分析与评价方式存在差异，但得出的结论都认可燃气轮机热电冷联产系统的运行价值。如今燃气轮机热电冷联产系统的优化已经成为了工程界的讨论热点问题，但在学术界还存在着研究空白，所以必须要对燃气轮机热电冷联产系统优化设计的问题进行分析。以上所述基本就是燃气轮机热电冷联产系统的运行价值。

2 燃气轮机热电冷联产系统的优化设计与运行研究

2.1 燃气轮机热电冷联产系统的优化基础

对于燃气轮机热电冷联产系统而言，其主要的燃料为天然气，其优化基础在于不同的燃气轮机热电冷联产系统型式，无论是燃机余热锅炉型还是燃气-蒸汽联合循环型，亦或是开式注蒸汽燃机循环型、闭式注蒸汽燃机循环型都需要包括在其中。对于闭式注蒸汽燃机循环型而言，其在冬季主要利用供热回水和热泵冷水的方式来冷却湿烟气，之后对所注水分进行回收，降低出现热雾污染的几率，而冷凝锅炉则是指通过冷凝烟气中的相关水蒸汽，以利用其汽化潜热为手段，提高热效率，根据发热量计算，这种形式的热效率可达到100%，如果能够对其进行优化，就可以进一步诠释其经济效益与社会价值。

2.2 燃气轮机热电冷联产系统的优化配置方法

从燃气轮机热电冷联产系统的优化配置方法来看，无论是全年总费用法还是层次分析法都需要包括在其中，从全年总费用法的角度来看，其主要是将工程方案的整体过程进行投资折算，从施工开始到基建结束，整体过程的投资折算到结束年份，之后对折算后的投资进行平均分摊，与年运行的具体费用进行相加，就能够得出全年整体的费用，对方案进行比较是将工程方案从施工到结束的投资折算，与年运行费用相加，之后得出总费用，比较不同的方案能够发现全年总费用最低的方案存在着较高的经济性，主要以全年总费用为目标函数，以现有的相关燃机等设备性能为约束条件，在优化配置方案中先对某种具体的配置方案进行搜索，就可以根据各个时段的能量需求得到优化运行方案与全年最优运行费用，计算全年总费用，最终全年总费用最少的配置方案为优化方案。在具体的时段从外界输入到系统的具体燃料费用与购电费用的和为J(k)，其中C fbuy代表燃料价格，C ebuy为购电价格)，全年设备的整体费用为C c，在一年中以春秋为典型日，同时夏季和冬季分别为不同的典型日，总和为365d，从开始施工到施工结束的所有投资等于某种具体配置方案的设备费用，通过相关的模型以及全年的总费用方式可以获得全年总费用最少的优化配置.

再从层次分析法的角度来看，之所以需要对其进行研究，主要是因为如果只从全年总费用的角度评价电站往往会存在着不合理、不完善的情况，尤其是对于一些调峰性能较高的电站来说，其在配置蓄冷方面往往具备一定的好处，而对于那些对占地面积要求不高的情况而言，往往是不配置蓄冷占优，所以需要从不同方面合理开展评价，无论是占地面积还是调峰性能都包括在其中。系统配置涉及到的因素包括多审目标与搜索空间目标，一些因素很难应用数字模型进行定量分析，层次分析法则会在系统合理方案选择的过程中做出决策，其具备较强的实用性与多目标特点，将定性与定量的相关指标完全统一在模型当中，以全年总费用最少为目标，优化配置方案，之后利用层次分析法对最终的配置方案进行确定。具体如何进行优化，也需要根据实际情况进行不断地探索。

2.3 燃气轮机热电冷联产系统的运行

燃气轮机热电冷联产系统的运行与燃气轮机热电冷联产系统的具体情况息息相关，因为在燃气轮机热电冷联产系统中存在着很多的优点，无论是系统简单还是投资减少都包括在其中，通过补燃的方式能够对尖峰锅炉和风机的费用进行节省，利用燃机排气余热在冬季夜间低电价时，其存在着需热量较大的客观情况，虽然对燃机发电加余热锅炉补燃供热进行利用仍然可以在现实中获得一定的经济利益，但是由于在春夏秋季不需补燃，所以该系统多余的蒸汽量较大，即便进气冷却能够减少蒸汽量，也存在着很多多余的蒸汽量，这也应该引起人们的重视。

3 结论

综上所述，从现实情况来看，燃气轮机热电冷联产系统在国内的应用时间相比较于国外还不够长，同时存在着很多的应用问题需要解决，这些问题及相关因素的存在都限制了燃气轮机热电冷联产系统的作用，对于燃气轮机热电冷联产系统而言，其主要的燃料为天然气，其优化基础在于不同的燃气轮机热电冷联产系统型式，无论是燃机余热锅炉型还是燃气-蒸汽联合循环型，亦或是开式注蒸汽燃机循环型、闭式注蒸汽燃机循环型都需要包括在其中。