燃气轮机冷热电联供系统优化与节能经济性研究

（中船重工龙江广瀚燃气轮有限公司）

摘 要：当前，由于我国是一个资源大国，因此能源有着较高的使用率，天然气等能源在相关领域得到了普遍的认可。倘若使用联供系统，能够从本质上将运作水平加以提升，从而起到节约的作用。只有这样做才能够符合相关负荷标准。不仅仅如此，建立适当的模型，能够促使运作形式和电价最佳的目的。基于此，本文主要从以下几个方面进行分析，笔者依据多年经验进行总结，并提出合理化建议，提供给相关人士，供以借鉴。

关键词：冷热电联供；燃气轮机；系统优化；经济性

随着城市化脚步的不断发展下，对资源以及能源的需求量越来越大，对资源进行最大化的利用是推动城市发展的关键所在。相关人员在对应用天然气的时候，一般采取的是联供系统的形式，并将多种技术有机的结合在一起，不但将资源的利用率加以提高，而且还能够促使能源消耗的平衡得以实现。基于此，本文就从以下几个方面进行分析，旨在为我国的经济建设奉献出一份自己的力量，提供给相关人员，供以借鉴。

1 数学模型的建立

1.1 燃气轮机冷热电联供系统的描述

对于这个系统来说，所产生的构造具有一定的简单性，除了燃气轮机等设备以外，还包含余热锅炉等。从有关图示可以了解到，相关人员通过使用天然气等有关能源还能够促使燃气轮机实现推动的效果，继而将电负荷加以提升。不仅仅如此，燃气轮机所具有的温度到达了制冷剂里面，那么久能够提供相关的负荷。假如冷负荷亦或是热负荷出现不足的情况，那么相关人员就可以利用天然能源做好供应工作。通常情况下，电负荷往往是出于公共电网里面。以往的冷热电机在实际运作的时候，所产生的作用经常依赖于电制冷机；而对于热负荷来说，通常依靠燃气锅炉供给的。

1.2 数学模型的建立

相关人员在对冷热点联供系统做出有关研究的时候，主要依赖于数学建模的方式得以实现的。由于数学建模的实施过程具有一定的专业性，一般来说主要体现在下面几点内容：第一，假设在燃气轮机亦或是有关设备所产生的温度能够处于相同的范围，但是变化程度不会改变；第二，假设当联供系统在实际运作的时候，所产生的效率一直都保持不变。

这时候相关人员可以从该系统中选择一个最佳的模型，并且对所产生的相关参数做好详细的记录。将燃气机的具体运作状况认真的研究。设置适当的参数对燃气轮所产生的天然气进行详细的预算。总而言之，所得到的结果往往会受到相关额度，低位热值等有关因素所带来的影响。

从整个系统中选择经济最优的模型，研究人员对燃气轮机的负荷率以及烟气的流量等进行分析和计算。将燃气轮机的运行以及停止工作的状态进行记录和分析。设定稳定的参数来计算出燃气轮机消耗天然气的含量。具体来说，这一结果受到燃气轮机额定功率，发电效率以及低位热值等因素的影响。

不仅仅如此，燃气轮机所产生的余热量会在一定程度上受到相关损失效率带来的不利影响。在各种环境下，燃气轮会受到各种因素带来的影响。因此，相关人员应当对这类问题引起必要的重视。与此同时，相关人员还应当对不同因素做好科学的控制。确保燃气轮机能够在实际运行得事情处于最好的运行状态。在讲能源利用加以提高的同时，还能够将燃气轮机工作质量加以提高。

2 计算机结果与分析

2.1 计算参数选择

燃气轮机的相关计算参数主要是由国外某一权威公司所提供的数据信息来进行选择。其中天然气发电率主要为24%左右，热损失比率为8%。除此之外，排烟温度控制在512℃。工作人员对制冷系数，发生器燃烧效率以及烟气温度和环境温度等因素的数据信息都进行了明确。根据这些因素，研究人员计算出了系统运行的初步投资额，将这一系统应用到实际的供热和制冷工作中，分别计算出冷、热以及负荷量等等。通过计算结果可以看出，电气的价格都被控制在了0.19元/kWh。通过具体的计算可以看出，燃气轮机部分负荷率和优化烟气的分配率和能源的最终价格没有任何关系。因此，在以后的研究中，无需考虑到电气价格。

2.2 联供系统节能性

相关人员在对联供系统所具有的节能以及经济方面进行研究的时候，所选择的参数通常要依据消耗量实施的。简单的说是由于不同设备所产生的能源也是存在差异性，这样系统运作水平也是存在区别的。

随着当前燃气轮机功率的日益提升下，与分供系统进行对比，联供系统所产生的节能效益也在不断提高。在燃气轮机所产生的功率不小于2.0MW的情况下，那么节约百分率就会依据燃气轮机功率的提升而增加到19.1%的范围。

2.3 联供系统经济性

分析联供系统相对分供系统的节能性选用的参数为年运行费用节约率和差价投资回收期。年运行费用节约百分率是指联供系统年运行费用节约与分供系统年运行费用的比值。差价投资回收期是指联供系统初投资增加与年节约运行费用的比值。联供系统年运行费用高于分供系统，故年节约运行费用和差价投资回收期均为负值，此时应用场合不适于采用联供系统。

年运行费用节约和节约百分率逐渐增加并趋于定值，并且后者与天然气价格无关。同样燃气轮机额定功率，年运行费用节约和节约百分率随电气价格比增大而增加。同样天然气价格和电气价格比时，差价投资回收期随燃气轮机额定功率增加而增加。

综合以上计算分析，对于本文分析的应用场合，选择燃气轮机额定功率2.0MW较为合适，当天然气价格为1.8元/m3，电气价格比为0.4（元/kWh）/（元/m3）时，联供系统年运行费用节约百分率约为27.5%，差价投资回收期3.32年。

随燃气锅炉效率和电制冷机制冷系数的增加，节约百分率逐渐降低；而随着其他5个设备运行参数（属于联供系统）数值的增加，节约百分率逐渐升高。在联供系统各设备中，节约百分率受燃气轮机发电效率的影响最大，发电效率从减少15%到增加15%的变化过程中，对应的运行费用节约百分率从20.3%增加到28.7%；其次是吸收式制冷机制冷系数，对应的运行费用节约百分率从22.7%升高至27.2%；然后是吸收式制冷机烟气余热回收效率和余热锅炉回收效率；吸收式制冷机燃烧效率的影响最小。

结束语

通過以上内容的阐述，可以看出：联供系统能够在最佳的运作状态是和电气价格之间存在密切的联系的。在电气价格比小于一定数值的情况下，那么最佳运作形式就是燃气轮机不能运行。由于燃气轮机所产生的额定功率极其有关价格都会在某种程度上对联供系统带来影响。而发电效率是影响联供系统的重要因素，紧接着就是吸收式制冷剂所具有的制冷系数以及相关烟气所拥有的回收率。

参考文献

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[2]王如竹.关于建筑物节能及复合能量系统的几点思考[J].太阳能学报，2002（03）.

[3]徐建中.分布式供电和冷热电联产的前景[J].节能与环保，2002（03）.

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