论述燃气轮机发电厂运行优化与天然气调峰

论述燃气轮机发电厂运行优化与天然气调峰
摘要：运行的优化主要是提高燃气轮机发电厂运行效率的一个重要的内容，也
是推动着燃气轮机电厂发展推力。

当今燃气机轮发电厂在进行运行的时候，依然
是存在着比较多的一个问题，导致其电厂的整体运行效果并不是很理想，同时也
是影响了发电厂的整体发展。

所以燃气轮机发电厂必须要根据其电厂的实际情况，对其电厂的运行进行优化，使其能够提高燃气轮机的整体运行效率，促进其燃气
轮机发电厂可以全面的发展。

关键词：燃气轮机；发展现状；调峰运行；优化路径
1 引言
在发电厂中使用燃气轮机发电可以减少对环境的污染和破坏，符合我国可持
续发展的要求。

需要发电企业以及国家相关部门共同努力，加大对燃气轮机设备
及其相关技术的研究，提高发电厂燃气轮机运行的稳定性、可靠性和安全性，提
高发电企业运行的经济效益。

2 燃气轮机概述
燃气轮机（Gas Turbine），是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，
将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

发电厂（power plant）又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂；并且燃气电厂方便快捷，负荷调整相对迅速，能更好的满
足电力系统调峰的需求。

而伴随着我国发电厂业日新月异的发展，燃气轮机已经
逐渐在我国众多发电厂中实现了广泛性的应用。

但是，基于燃气轮机自身所具有
的复杂性特征，燃气轮机发电厂在实际运行中常常存在着一定不稳定性因素，运
行效率及安全性很难得以保证。

因而，就需要我国的燃气轮机发电厂能够依据其
自身的运行需求及具体情况，进行燃气轮机发电厂运行优化思路的分析与研究，
探索出一条可行性的优化路径，采用最为科学的。

合理的运行优化措施，提高燃
气轮机发电厂实际的运行效率，让燃气轮机发电厂能够持续稳定的运行。

3 燃气轮机发电厂的发展现状
3.1 发电设备存在超负荷运行状况
无论是普通机械还是燃气轮机发电设备，在实际的应用过程中，设备自身都
会存在额定的最大运行时间，若燃气轮机发电厂内部的工作人员不能确保设备在
额定运行时间内正常运行，很容易导致燃气轮机发电设备出现严重的质量问题。

但是从实际发展的情况进行分析可以得出，国内大部分地区的燃气轮机发电设备
都在不同程度上存在着超负荷运行的问题。

长时间超负荷运行会导致燃气轮机发
电设备损耗严重，使用年限降低。

最终使设备出现严重的故障问题，甚至会出现
提前报废的情况。

3.2 系统设备存在多频次重启问题
相对于其他种类的发电设备来说，燃气轮机发电机械设备的成本价格较高，
在实际的生产和应用过程中，工作人员需要重点关注设备的日常检修和维护工作。

根据相关领域的调查和研究结果显示，在实际的生产和管理环节中，燃气轮机发
电设备容易出现多频次重启的问题。

比如，部分地区的燃气轮机发电厂都实行了
轮班制度，此种管理模式下，工作人员在进行工作交接的过程中，会对根据自己
的工作需要对设备进行关闭或者开启。

作为一种大型发电设备，正常的开启和关
闭不会对设备造成较为严重的损耗，但是若在一定时间范围内，对燃气轮机发电
设备进行反复多次重启，会使系统内部出现较为严重的损耗问题。

3.3 进气损失问题
在燃气轮机的正常运行中，进气系统和排气系统都需要有气流的通过，但是
在此过程中如果遇到阻力就会降低进气和排气系统的运行效率，进而会导致燃气
轮机组运行效率的降低。

在对此阻力进行分析之后可知，对于燃气轮机组的排气
系统来说，由于所排出的气体中不含有杂质，所以其阻力相对恒定且比较小，所
以可以基本忽略不计。

所以导致燃气轮机组运行效率下降的气流通过阻力则主要
是进气损失。

尤其是燃气轮机处于沙漠边缘且存在较为严重的风沙问题时，则对
燃气轮机进气系统的过滤系统提出了更高的要求，还要定期对滤厂进行清理以确
保其过滤效果，如果其过滤系统具有自洁系统则会大大降低燃气轮机进气系统的
维护难度和工作量，但是如果遇到风沙较大的情况也会导致阻力的增加，进而会
增加进气损失，所以影响机组的运行效率。

3.4 检修人员技术低检修成本高
目前，我国大部分的燃气轮机发电厂在进行运行的过程中，使用的机械设备
均为大型燃气轮发电设备，并且此类设备大部分都是从国外进口，国内工程机械
师团队在对此类设备进行检修和维护之时，往往凭借着自己的工作经验对燃气轮
机发电设备进行养护和管理。

工作人员在日常工作中，对于国产的机械设备较为
熟悉，对于国外进口设备的运行状态和管理特征无法充分地掌握。

工作人员的检
修和养护能力难以达到燃气轮机发电设备的实际发展和管理需求，会导致燃气轮
机发电设备损耗严重。

同时，国外进口的燃气轮机发电设备在进行维修时，都需
要配备原厂进口的零部件设备，导致了设备的检修和维护工作消耗的成本较高，
若在进行组织和管理的过程中出现较为严重的资金短缺问题，会使得电力供应环
节出现漏洞。

4 燃气轮机的调峰运行方式
4.1 发动机工况运行调峰方式
相关工作人员在实践中运用低负荷和两班制运行的方法来解决调峰任务时，
发现其两种方式都存在着启停寿命损耗大，升速缓慢和安全性能差以及低负荷经
济性差等各种问题。

为了让这些机组更好的发挥在电厂中的作用和延长使用寿命，这些机组采用发动机工况运行方式进行调峰是一个很好的办法，发动机工况运行
的方式是，停炉不停机，发电机不用解列不用脱厂，当主汽阀和调节阀关闭，发
电机仍然能转动工作，并且能带着燃气轮机按规定的额定速度转速转动，此刻，
发电机要从电厂中获取必须的电能来克服燃气轮机机械的损失和摩擦鼓风带来的
损失，因为发电机从本质上已经成为电动机在运功，所以命为发动机工况运行方式。

在发动机工况下的燃气轮机机组通流部分和主要部件具有合理的温度和应力
分布，处于良好的高速旋转热备状态，寿命消耗低。

在燃气轮机再次启动加载时，就不必将它加速到额定转速并使之与电厂同步，这样，就可简化并加速启动过程，另外，这种方式都是在全容量范围内进行调峰的。

4.2 变负荷调峰运行方式
变负荷调峰是指通过改变机组的负荷来适应电厂负荷变化。

在电厂高峰负荷
时间段，机组在铭牌出力下运行，机组要想在电厂的低谷下运行，必须要在较低
的负荷下才能运行，在遇到电厂负荷出现变化时，要及时的去升降负荷。

要想应
用改变机组负荷的运行方法来实现系统的需要，相关人员要经过改变主蒸汽压力
或者改变调节阀门的开度来完成，这种运行方式的不足点是会受到锅炉低负荷燃
烧稳定性的约束。

4.3 两班制调峰运行方式
通过启和停部分机组实现电厂的调峰就是两班制调峰运行方式。

其原理是在电厂低谷期间把个别机组停止运行，等到明天在电厂高峰负荷来临之前在开始运行，机组每天停止运行时间大多数都是5~7小时之间，个别的机组会在每星期低峰负荷时间停止运行，其余时间正常运行，运用此方式是因为在晚上停机后对机组维护简单，所以被西欧等国家普遍使用。

国外用于两班制调峰运行的机组，在对主机和辅机的设计以及热力系统的结构和启停性能等方面做出了不同的改良，目的就是为了能适应多次的启停，并且操作简单方便使设备可靠性高，但是大多要带基本负荷的国产机组，要想运行两班制调峰运行的发法，要对其存在的安全性作为重点考虑的问题。

5 燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化路径
5.1 开展电力需求侧管理天然气调峰
为实现燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化，电力需求侧管理天然气调峰理应得到重视，但考虑到强制性的限电仅能够用于缓解用电高峰时段电能分配合理性，因此燃气轮机发电厂还需要利用价格杠杆开展“移峰填谷”，通过进一步开展供电调整，即可保证用户将用电需求转移到低谷负荷时段，配合峰谷分时电价，燃气轮机发电厂的调峰运行优化需求将得到较好满足。

具体来说，发电厂可通过向大用户发送合理或优惠用电提醒、明确制定不同时段电价浮动比例开展电力需求侧管理天然气调峰，发电厂也将收获更好的调峰效果。

5.2 加强运行巡检
在发电厂燃气轮机正常运行中，要重视对燃气轮机主体机组的巡检，定期检查燃气轮机的运行情况和各个工作部件的清洁程度和维修程度以及使用情况，发现问题要及时解决，防止燃气轮机的故障而影响发电厂的正常运行。

同时，工作人员要对机组运行参数在正确运行中所产生的变化抄录下来，并对参数数据进行有效的整理分析，找出参数的变化规律，有利于检修计划的制定和实施。

5.3 进气压差的降低
想要对进气压差进行降低，就需要在机组中采用具有较高质量的滤芯，以及采用在线或离线反吹系统，利用高质量滤芯的高效过滤作用，来降低能耗、延长燃气轮机的使用寿命，提高燃气轮机的运行效率，并且在对其安装和更换的过程中确保其完整性和清洁性，通过定期检查确保其在被损坏和污染之后及时进行清理和更换，并要确保其安装位置的正确和安装牢固性。

此外，为了降低滤芯更换频率，还可以采用连续的在线反吹或者停机之后的使用专用仪器进行离线反吹的措施来降低滤厂压差，对燃气轮机运行进行节能优化。

5.4 优化燃气轮机的运行环境
对燃气轮机运行环境进行进一步优化有利于延长燃气轮机结构部件的使用寿命以及检修周期，对发电厂的可持续健康发展具有很重要的意义和作用，其优化措施主要表现在以下几方面。

第一，在燃气轮机正常运行的过程中，要避免在燃气轮机满负荷工况的状态下跳闸或者是甩负荷，若在这种下重启会严重影响燃气轮机各个结构部件的使用寿命，缩短燃气轮机的检修周期，不利于燃气轮机的正常运行。

第二，在燃气轮机正常运行的过程中，对燃气轮机的重新启动要严格按照启动标准进行，并采用启停曲线的方式来完成燃气轮机的启动，从而有效控制燃气轮机机组负荷波动速率以及波动幅度。

5.5 其他路径
为更好满足燃气轮机发电厂天然气调峰运行优化需要，采用基于峰谷气价的
天然气供气也应得到重视，由此即可在用气高峰期针对性的调整局部区域用气需求，必要时配合短时间中断供气方法，也能够有效缓解配气系统压力。

对于不同
类型的用户来说，其往往存在不同的气量使用需求，因此可结合需求开展更加灵
活的天然气供应调度。

例如，北京市热力集团与北京电厂调动中心的合作实现了
供电、供气的科学监控和管理，高质量的供热与发电负荷需求协同调度因此实现，通过按照指令的热负荷和电负荷调配，高水平的经济调度得以实现。

此外，燃气
轮机发电厂天然气调峰运行优化还可以基于燃气轮机发电机组的改造实现，如围
绕机组开展油气双燃料技术改造，即可为天然气调峰运行优化奠定坚实基础。

6 结语
目前随着民用天然气的使用量全面的增加和投入运行的燃气电厂越来越多，
天然气的供应不足已经是成为了燃气电厂急需要进行解决的问题。

为了可以有效
的去缓解天然气供需之间所存在着的矛盾，使其可以提高燃气电厂运行中的稳定性，必须要深入的去分析研究燃气电厂的优化运行以及天然气的调峰情况。

参考文献：
[1]王家东.燃气轮机发电厂的运行优化及天然气调峰[J].科技与创新，2014，（21）.。