燃氣輪機冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能經(jīng)濟性研究

魯巖

（中船重工龍江廣瀚燃氣輪有限公司）

摘 要：當前，由于我國是一個資源大國，因此能源有著較高的使用率，天然氣等能源在相關領域得到了普遍的認可。倘若使用聯(lián)供系統(tǒng)，能夠從本質上將運作水平加以提升，從而起到節(jié)約的作用。只有這樣做才能夠符合相關負荷標準。不僅僅如此，建立適當?shù)哪Ｐ?，能夠促使運作形式和電價最佳的目的?；诖?，本文主要從以下幾個方面進行分析，筆者依據(jù)多年經(jīng)驗進行總結，并提出合理化建議，提供給相關人士，供以借鑒。

關鍵詞：冷熱電聯(lián)供；燃氣輪機；系統(tǒng)優(yōu)化；經(jīng)濟性

隨著城市化腳步的不斷發(fā)展下，對資源以及能源的需求量越來越大，對資源進行最大化的利用是推動城市發(fā)展的關鍵所在。相關人員在對應用天然氣的時候，一般采取的是聯(lián)供系統(tǒng)的形式，并將多種技術有機的結合在一起，不但將資源的利用率加以提高，而且還能夠促使能源消耗的平衡得以實現(xiàn)?；诖?，本文就從以下幾個方面進行分析，旨在為我國的經(jīng)濟建設奉獻出一份自己的力量，提供給相關人員，供以借鑒。

1 數(shù)學模型的建立

1.1 燃氣輪機冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的描述

對于這個系統(tǒng)來說，所產(chǎn)生的構造具有一定的簡單性，除了燃氣輪機等設備以外，還包含余熱鍋爐等。從有關圖示可以了解到，相關人員通過使用天然氣等有關能源還能夠促使燃氣輪機實現(xiàn)推動的效果，繼而將電負荷加以提升。不僅僅如此，燃氣輪機所具有的溫度到達了制冷劑里面，那么久能夠提供相關的負荷。假如冷負荷亦或是熱負荷出現(xiàn)不足的情況，那么相關人員就可以利用天然能源做好供應工作。通常情況下，電負荷往往是出于公共電網(wǎng)里面。以往的冷熱電機在實際運作的時候，所產(chǎn)生的作用經(jīng)常依賴于電制冷機；而對于熱負荷來說，通常依靠燃氣鍋爐供給的。

1.2 數(shù)學模型的建立

相關人員在對冷熱點聯(lián)供系統(tǒng)做出有關研究的時候，主要依賴于數(shù)學建模的方式得以實現(xiàn)的。由于數(shù)學建模的實施過程具有一定的專業(yè)性，一般來說主要體現(xiàn)在下面幾點內容：第一，假設在燃氣輪機亦或是有關設備所產(chǎn)生的溫度能夠處于相同的范圍，但是變化程度不會改變；第二，假設當聯(lián)供系統(tǒng)在實際運作的時候，所產(chǎn)生的效率一直都保持不變。

這時候相關人員可以從該系統(tǒng)中選擇一個最佳的模型，并且對所產(chǎn)生的相關參數(shù)做好詳細的記錄。將燃氣機的具體運作狀況認真的研究。設置適當?shù)膮?shù)對燃氣輪所產(chǎn)生的天然氣進行詳細的預算。總而言之，所得到的結果往往會受到相關額度，低位熱值等有關因素所帶來的影響。

從整個系統(tǒng)中選擇經(jīng)濟最優(yōu)的模型，研究人員對燃氣輪機的負荷率以及煙氣的流量等進行分析和計算。將燃氣輪機的運行以及停止工作的狀態(tài)進行記錄和分析。設定穩(wěn)定的參數(shù)來計算出燃氣輪機消耗天然氣的含量。具體來說，這一結果受到燃氣輪機額定功率，發(fā)電效率以及低位熱值等因素的影響。

不僅僅如此，燃氣輪機所產(chǎn)生的余熱量會在一定程度上受到相關損失效率帶來的不利影響。在各種環(huán)境下，燃氣輪會受到各種因素帶來的影響。因此，相關人員應當對這類問題引起必要的重視。與此同時，相關人員還應當對不同因素做好科學的控制。確保燃氣輪機能夠在實際運行得事情處于最好的運行狀態(tài)。在講能源利用加以提高的同時，還能夠將燃氣輪機工作質量加以提高。

2 計算機結果與分析

2.1 計算參數(shù)選擇

燃氣輪機的相關計算參數(shù)主要是由國外某一權威公司所提供的數(shù)據(jù)信息來進行選擇。其中天然氣發(fā)電率主要為24%左右，熱損失比率為8%。除此之外，排煙溫度控制在512℃。工作人員對制冷系數(shù)，發(fā)生器燃燒效率以及煙氣溫度和環(huán)境溫度等因素的數(shù)據(jù)信息都進行了明確。根據(jù)這些因素，研究人員計算出了系統(tǒng)運行的初步投資額，將這一系統(tǒng)應用到實際的供熱和制冷工作中，分別計算出冷、熱以及負荷量等等。通過計算結果可以看出，電氣的價格都被控制在了0.19元/kWh。通過具體的計算可以看出，燃氣輪機部分負荷率和優(yōu)化煙氣的分配率和能源的最終價格沒有任何關系。因此，在以后的研究中，無需考慮到電氣價格。

2.2 聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能性

相關人員在對聯(lián)供系統(tǒng)所具有的節(jié)能以及經(jīng)濟方面進行研究的時候，所選擇的參數(shù)通常要依據(jù)消耗量實施的。簡單的說是由于不同設備所產(chǎn)生的能源也是存在差異性，這樣系統(tǒng)運作水平也是存在區(qū)別的。

隨著當前燃氣輪機功率的日益提升下，與分供系統(tǒng)進行對比，聯(lián)供系統(tǒng)所產(chǎn)生的節(jié)能效益也在不斷提高。在燃氣輪機所產(chǎn)生的功率不小于2.0MW的情況下，那么節(jié)約百分率就會依據(jù)燃氣輪機功率的提升而增加到19.1%的范圍。

2.3 聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟性

分析聯(lián)供系統(tǒng)相對分供系統(tǒng)的節(jié)能性選用的參數(shù)為年運行費用節(jié)約率和差價投資回收期。年運行費用節(jié)約百分率是指聯(lián)供系統(tǒng)年運行費用節(jié)約與分供系統(tǒng)年運行費用的比值。差價投資回收期是指聯(lián)供系統(tǒng)初投資增加與年節(jié)約運行費用的比值。聯(lián)供系統(tǒng)年運行費用高于分供系統(tǒng)，故年節(jié)約運行費用和差價投資回收期均為負值，此時應用場合不適于采用聯(lián)供系統(tǒng)。

年運行費用節(jié)約和節(jié)約百分率逐漸增加并趨于定值，并且后者與天然氣價格無關。同樣燃氣輪機額定功率，年運行費用節(jié)約和節(jié)約百分率隨電氣價格比增大而增加。同樣天然氣價格和電氣價格比時，差價投資回收期隨燃氣輪機額定功率增加而增加。

綜合以上計算分析，對于本文分析的應用場合，選擇燃氣輪機額定功率2.0MW較為合適，當天然氣價格為1.8元/m3，電氣價格比為0.4（元/kWh）/（元/m3）時，聯(lián)供系統(tǒng)年運行費用節(jié)約百分率約為27.5%，差價投資回收期3.32年。

隨燃氣鍋爐效率和電制冷機制冷系數(shù)的增加，節(jié)約百分率逐漸降低；而隨著其他5個設備運行參數(shù)（屬于聯(lián)供系統(tǒng)）數(shù)值的增加，節(jié)約百分率逐漸升高。在聯(lián)供系統(tǒng)各設備中，節(jié)約百分率受燃氣輪機發(fā)電效率的影響最大，發(fā)電效率從減少15%到增加15%的變化過程中，對應的運行費用節(jié)約百分率從20.3%增加到28.7%；其次是吸收式制冷機制冷系數(shù)，對應的運行費用節(jié)約百分率從22.7%升高至27.2%；然后是吸收式制冷機煙氣余熱回收效率和余熱鍋爐回收效率；吸收式制冷機燃燒效率的影響最小。

結束語

通過以上內容的闡述，可以看出：聯(lián)供系統(tǒng)能夠在最佳的運作狀態(tài)是和電氣價格之間存在密切的聯(lián)系的。在電氣價格比小于一定數(shù)值的情況下，那么最佳運作形式就是燃氣輪機不能運行。由于燃氣輪機所產(chǎn)生的額定功率極其有關價格都會在某種程度上對聯(lián)供系統(tǒng)帶來影響。而發(fā)電效率是影響聯(lián)供系統(tǒng)的重要因素，緊接著就是吸收式制冷劑所具有的制冷系數(shù)以及相關煙氣所擁有的回收率。

參考文獻

[1]孔祥強，王如竹，黃興華.淺談分布式區(qū)域冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)[J].中國建設信息（供熱制冷?？?，2002（05）.

[2]王如竹.關于建筑物節(jié)能及復合能量系統(tǒng)的幾點思考[J].太陽能學報，2002（03）.

[3]徐建中.分布式供電和冷熱電聯(lián)產(chǎn)的前景[J].節(jié)能與環(huán)保，2002（03）.endprint