關(guān)于燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)機(jī)組性能保證值計(jì)算分析

張磊

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司 廣東廣州 510735

摘要：國(guó)際上燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目，機(jī)組的性能保證值主要為全廠的供電凈出力和供電凈熱耗，能夠在投標(biāo)時(shí)準(zhǔn)確的計(jì)算出機(jī)組性能保證值對(duì)于EPC總包工程項(xiàng)執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)，能夠更好的有效的得到控制。

關(guān)鍵詞：燃?xì)?；電?fù)荷；聯(lián)合循環(huán)；廠用電；機(jī)組性能；保證值

1.項(xiàng)目概況

孟加拉G4 改造項(xiàng)目，是保留了現(xiàn)有蘇制210MW汽輪發(fā)電機(jī)等系統(tǒng)，拆除現(xiàn)有670t/h燃?xì)忮仩t，新增燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐以及其他輔助設(shè)備，改造為凈出力為360-440MW的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。該項(xiàng)目投標(biāo)時(shí)選用GE 9F.04A（9F.03改進(jìn)型）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，國(guó)產(chǎn)單壓再熱補(bǔ)燃型余熱鍋爐，循環(huán)水冷卻采用現(xiàn)有機(jī)力通風(fēng)冷卻塔。性能保證工況的部分設(shè)計(jì)條件如下表，如未特別說(shuō)明，則下文中的性能參數(shù)都是基于以上設(shè)計(jì)條件的工況。

2.性能分析方法及目的

根據(jù)各主機(jī)廠家提供的性能參數(shù)以及設(shè)計(jì)院提供的廠用電清單，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用正平衡方法，計(jì)算G4項(xiàng)目單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)的凈出力和凈熱耗，為評(píng)估投標(biāo)方案的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力提供依據(jù)，分析項(xiàng)目潛在的性能分析，并據(jù)此計(jì)算項(xiàng)目性能風(fēng)險(xiǎn)金。

參照標(biāo)準(zhǔn)：①ASME PTC46-1996 Performance Test Code on Overall Plant Performance；②ASME PTC22-2005Gas Turbine Performance Test Codes；③ASME PTC 6-2004 Steam Turbines Performance Test Codes；④ASME PTC4.4-2008 Gas Turbine Heat Recovery Steam Generators Performance Test Codes；⑤ISO 2314-2009 Gas Turbines Acceptance Tests；⑥D(zhuǎn)LT 5153-2002 火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定。

3.方案選型與出力評(píng)估

由于該項(xiàng)目選用GE燃機(jī)，其合適的產(chǎn)品為9F.04A和9F.05。9F.04A需要通過(guò)補(bǔ)燃才能到達(dá)業(yè)主要求的出力，并且9F.04A的性價(jià)比最高，經(jīng)與GE、余熱鍋爐廠和汽機(jī)改造技術(shù)支持方就余熱鍋爐補(bǔ)燃量和汽輪機(jī)出力進(jìn)行了數(shù)次計(jì)算、調(diào)整。

GE提供了補(bǔ)燃量為135511kW的熱平衡圖，改造后汽機(jī)出力為184.985MW，通過(guò)與設(shè)計(jì)院和鍋爐廠電話會(huì)議討論后，并結(jié)合汽機(jī)改造技術(shù)支持方意見(jiàn)，GE將蒸汽流量略微減少以符合汽機(jī)通流條件，同時(shí)補(bǔ)燃量調(diào)整為129224kW，出力為180.709MW。

汽機(jī)改造技術(shù)支持方對(duì)鍋爐廠根據(jù)GE熱平衡圖設(shè)計(jì)的蒸汽參數(shù)評(píng)估汽機(jī)的出力為174.823MW，比GE的方案低5.886MW。汽機(jī)改造支持方根據(jù)以往同類型機(jī)組改造經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為汽輪機(jī)的實(shí)際效率要低于GE方案。最終本項(xiàng)目確定評(píng)估汽機(jī)的出力為174.823MW。

4.性能保證值計(jì)算

凈熱耗采用正平衡法計(jì)算，凈熱耗=輸入熱量/凈出力×3600 kJ/kWh；GTG出力數(shù)據(jù)由GE提供；STG出力由汽機(jī)改造技術(shù)支持方進(jìn)行評(píng)估；輸入熱量等于燃機(jī)燃料發(fā)熱量（聯(lián)合循環(huán)時(shí)包括補(bǔ)燃燃料發(fā)熱量）。

輸入總熱量：790673 kW；單循環(huán)毛出力：248120 kW；單循環(huán)廠用電：10033 kW；聯(lián)合循環(huán)毛出力：422943 kW；聯(lián)合循廠用電：19653 kW。單循環(huán)性能保證值：凈出力：238087kW，凈熱耗：10，001kJ/kWh；聯(lián)合循環(huán)性能保證值凈出力：403290kW，凈熱耗：7058kJ/kWh。

因燃機(jī)性能、余熱鍋爐性能、汽輪發(fā)電機(jī)組性能具有各個(gè)主機(jī)設(shè)備供應(yīng)商所擔(dān)保，熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。所以單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)的廠用電計(jì)算是性能保證值計(jì)算的關(guān)鍵點(diǎn)，為了能夠在投標(biāo)分析中準(zhǔn)確的計(jì)算出廠用電負(fù)荷，我司在投標(biāo)時(shí)采用如下原則進(jìn)行核算并取得了多個(gè)工程實(shí)踐的認(rèn)定并已經(jīng)形成了相對(duì)完善的廠用負(fù)荷計(jì)算程序。

A、對(duì)廠用電負(fù)荷進(jìn)行辨識(shí)和確認(rèn)，確定出在性能試驗(yàn)時(shí)的連續(xù)工作負(fù)荷、間斷工作負(fù)荷、間斷工作系數(shù)。

B、對(duì)廠用電負(fù)荷利用設(shè)計(jì)軟件（一般要求設(shè)計(jì)院進(jìn)行核算）全部歸集到軸功率或運(yùn)行功率。廠用負(fù)荷計(jì)算要細(xì)化到各個(gè)連續(xù)運(yùn)行的輔機(jī)和各個(gè)生產(chǎn)性負(fù)荷等等。

C、對(duì)于燃機(jī)電負(fù)荷要與燃機(jī)廠家確認(rèn)其毛出力是否是去除勵(lì)磁負(fù)荷和其他燃機(jī)所屬輔機(jī)的電負(fù)荷。

D、認(rèn)真核算主變損耗、高廠變損耗、電纜損耗。

通過(guò)在GT Pro軟件上進(jìn)行性能驗(yàn)算，我司的廠用電計(jì)算方法相對(duì)準(zhǔn)確合理，對(duì)于設(shè)備參數(shù)不是很齊全的情況下，通過(guò)軟件的幫助也是有限的，故在性能計(jì)算時(shí)GT Pro軟件主要進(jìn)行核算主要設(shè)備性能和大型輔機(jī)性能，小型輔機(jī)和其他生產(chǎn)性負(fù)荷通過(guò)人工手工計(jì)算和人為篩分來(lái)進(jìn)行判斷。

間斷工作系數(shù)主要通過(guò)用電負(fù)荷的系統(tǒng)冗余設(shè)置和自然環(huán)境需要來(lái)進(jìn)行綜合分析，一般按24小時(shí)內(nèi)設(shè)備工作小時(shí)數(shù)和啟動(dòng)頻率，啟動(dòng)時(shí)間跨度超過(guò)8～10小時(shí)的只計(jì)算一半的廠用負(fù)荷。

對(duì)于改造的汽輪機(jī)則通過(guò)對(duì)汽機(jī)本體了解的技術(shù)支持方運(yùn)用其成熟的汽輪機(jī)本體熱力計(jì)算軟件結(jié)合蘇制機(jī)組的通流特性、各缸負(fù)荷分配、級(jí)效率等參數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算得出。本工程的顯著特點(diǎn)是在聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的設(shè)計(jì)理念上增加了一級(jí)回?zé)岢槠诒ＷC低壓缸最大通流的前提下，增加高中壓缸的通流，進(jìn)而提高機(jī)組的出力。在效率方面有所犧牲，但保證了機(jī)組容量得到了最大的利用，有效的緩解當(dāng)?shù)赜秒娋o張的局面，最大限度的減少了業(yè)主的初次投資。

5.類似項(xiàng)目性能比較

以下數(shù)據(jù)均為100%負(fù)荷燃?xì)夤r參數(shù)。

5.1單循環(huán)性能比較

*K1B項(xiàng)目：K1B項(xiàng)目投標(biāo)方選用GE 9F.03燃機(jī)投標(biāo)方案。G4項(xiàng)目與G3項(xiàng)目屬于同一發(fā)電廠的兩臺(tái)相同的汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)改造項(xiàng)目，不同在于選擇的燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)方案不同。

G4項(xiàng)目由于燃機(jī)較大，單循環(huán)出力僅次于G3項(xiàng)目，熱耗略高于K1B項(xiàng)目方案。廠用電方面G4項(xiàng)目與S項(xiàng)目幾乎相同，由于包含天然氣增壓機(jī)的緣故廠用電大幅高于K1A＼K1B項(xiàng)目，其中K1A項(xiàng)目投標(biāo)商方案采用燃機(jī)冷卻水采用直接空冷器其廠用電更低。G4項(xiàng)目采用GE 9F.04A（9F.03改進(jìn)型）燃機(jī)，燃機(jī)性能高于K1B項(xiàng)目投標(biāo)方案的9F.03燃機(jī)，但由于廠用電包含天然氣增壓機(jī)負(fù)荷，所以凈熱耗略高于K1B方案。

5.2聯(lián)合循環(huán)性能比較

*S項(xiàng)目廠用電包括天然氣增壓機(jī)負(fù)荷。

凈出力方面：由于采用帶補(bǔ)燃余熱鍋爐，與單循環(huán)相比G4項(xiàng)目與G3項(xiàng)目差距縮小，與K1B項(xiàng)目投標(biāo)方案差距拉大。凈熱耗方面：由于采用帶補(bǔ)燃余熱鍋爐，使得G4項(xiàng)目熱耗大幅高于G3項(xiàng)目和K1B項(xiàng)目投標(biāo)方案。廠用電方面：G4項(xiàng)目廠用電略高于S項(xiàng)目，由于G4項(xiàng)目機(jī)組容量大于S項(xiàng)目，天然氣消耗量大，其增壓機(jī)功率比S項(xiàng)目大1.75kW。若不考慮天然氣增壓機(jī)，G4項(xiàng)目廠用電小于S項(xiàng)目。說(shuō)明G4項(xiàng)目設(shè)計(jì)處于合理水平，并優(yōu)于S項(xiàng)目。

6.結(jié)論及建議

廠用電負(fù)荷的合理準(zhǔn)確的計(jì)算有助于項(xiàng)目投標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)控制，對(duì)于海外EPC項(xiàng)目的盈利有決定性的影響，本文結(jié)合了以往工程的投標(biāo)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐，對(duì)于廠用電負(fù)荷的計(jì)算提出了指導(dǎo)性的意見(jiàn)，對(duì)于中國(guó)電力承包商走出去是有一定的幫助。

在燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行實(shí)踐中，不僅在節(jié)能降耗、減排方面針對(duì)性地做了一些工作，而面對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較先進(jìn)的發(fā)電設(shè)備，仍然需要注重發(fā)掘潛力，降低機(jī)組能耗，不斷完善節(jié)能管理工作，在確保機(jī)組安全運(yùn)行不受影響的前提下進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)并取得了良好的效果。