本發(fā)明涉及一種基于線性小偏差法的e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組耗差分析方法，屬于燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟指標考評技術領域。

背景技術：

目前，在國內(nèi)耗差分析方法用來定量分析各影響因素對發(fā)電機組經(jīng)濟特性的影響情況，使專業(yè)人員更好掌握機組的運行特性，有助于發(fā)電機組的經(jīng)濟性運行，但此方法主要用于燃煤機組。隨著我國不斷地引進國外燃氣輪機，國內(nèi)燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的總裝機容量越來越大。國內(nèi)的重型燃機市場以技術引進合作的e級和f級燃機為主，在2001～2007年的6年間，我國以3次“打捆招標、市場換技術”方式，引進了ge、mhi、siemens公司的f/e級重型燃氣輪機50余套共2000萬千瓦。但由于國外燃氣輪機的結構參數(shù)、性能參數(shù)等有關資料不對外公開，所以國內(nèi)對燃氣輪機機組的掌握相對較少，進而缺乏對燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組整體熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟性定量分析。

現(xiàn)階段，有關e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組經(jīng)濟性分析的研究滿足不了工業(yè)需求，需要對小指標參數(shù)分別建立耗差分析模型，定量分析小指標參數(shù)對整臺機組熱耗率的影響情況，指導和優(yōu)化機組的經(jīng)濟性運行。

技術實現(xiàn)要素：

本專利是解決如何定量分析小指標參數(shù)對e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組熱耗率的影響情況，此聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組主要設備為e級燃機輪機、雙壓無補燃自然循環(huán)余熱鍋爐和雙壓可調(diào)整抽汽凝汽式汽輪機。首先，基于線性小偏差法，對燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組各小指標參數(shù)建立耗差分析模型，并基于燃氣發(fā)電機組設計參數(shù)和開展優(yōu)化運行試驗獲得求取得到的關系數(shù)，把小指標參數(shù)對機組經(jīng)濟性的影響情況體現(xiàn)到定量影響機組熱耗率上來，既可定性分析各小指標參數(shù)對機組熱耗率影響權重，又可定量分析各小指標參數(shù)對機組熱耗率影響程度。其次，確定小指標參數(shù)運行的基準值，使其為機組在實際運行過程中的小指標參數(shù)應該達到的參數(shù)值。最后，把機組運行過程中各小指標參數(shù)的實際運行數(shù)據(jù)和基準值代入耗差分析模型，定量計算出各小指標參數(shù)分別對機組熱耗率的影響情況及熱耗偏差。最后計算結果以數(shù)據(jù)集合或者數(shù)據(jù)可視化的形式展現(xiàn)給專業(yè)人員，指導機組運維人員更有效的開展能效分析、節(jié)能減排工作，保障機組處于最佳運行狀態(tài)。

該方法包括如下內(nèi)容：一種e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組耗差分析方法，所述的e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組耗差分析方法包括如下步驟：

步驟一、基于線性小偏差法，對燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組各小指標參數(shù)建立耗差分析模型，并基于燃氣發(fā)電機組設計參數(shù)和開展優(yōu)化運行試驗得到的關系數(shù)，把小指標參數(shù)對機組經(jīng)濟性的影響情況體現(xiàn)到定量影響機組熱耗率上來；

步驟二、確定小指標參數(shù)運行的基準值，使其為機組在實際運行過程中的小指標參數(shù)應該達到的參數(shù)值；

步驟三、把機組運行過程中各小指標參數(shù)的實際運行數(shù)據(jù)和基準值代入耗差分析模型，定量計算出各小指標參數(shù)分別對機組熱耗率的影響情況及熱耗偏差，計算結果以數(shù)據(jù)集合或者數(shù)據(jù)可視化的形式展現(xiàn)給專業(yè)人員，指導機組運維人員更有效的開展能效分析、節(jié)能減排工作，保障機組處于最佳運行狀態(tài)。

所述的e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組耗差分析方法中的步驟一包括如下內(nèi)容：

假設在某負荷各參數(shù)條件下，聯(lián)合循環(huán)機組熱耗率為y，在該負荷下影響機組經(jīng)濟性的參數(shù)主要有x1,x2,...,xi,...xn包括環(huán)境溫度，燃氣透平排氣溫度，高壓主蒸汽溫度，高壓主蒸汽壓力與其它一些相關影響因素，則可以把聯(lián)合循環(huán)機組熱耗率表示為：

y＝f(x1,x2,...,xi,...xn)

假定各參數(shù)之間相互獨立，線性無關，且函數(shù)連續(xù)可導，則聯(lián)合循環(huán)的熱耗率增量可表示為

△xi為某一參數(shù)偏離基準值的量，為函數(shù)f沿xi方向的偏導數(shù)；各相關參數(shù)不相關的前提下，各參數(shù)單獨變化造成的熱耗率偏差之和等于總的熱耗率偏差。

所述的e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組耗差分析方法中的步驟二中的各個指標參數(shù)運行的基準值的確定依據(jù)包括：設備制造廠的設計值、優(yōu)化運行的試驗值、運行參數(shù)的歷史統(tǒng)計值或變工況熱力。

所述的e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組耗差分析方法中的指標參數(shù)的影響因素包括：

第一類：與機組負荷無關的：包括環(huán)境溫度、高壓蒸汽溫度、高壓蒸汽壓力、低壓蒸汽溫度、低壓蒸汽壓力、排汽壓力；該類參數(shù)只有當其為設計值時，機組運行經(jīng)濟性最佳；

第二類：與機組負荷、環(huán)境溫度和熱力系統(tǒng)結構有關：與機組負荷、環(huán)境溫度和熱力系統(tǒng)結構有關，隨著機組運行工況的變化而變化，所以該類指標參數(shù)的基準值，需要通過開展優(yōu)化運行試驗或者根據(jù)運行參數(shù)的歷史統(tǒng)計值來確定。

所述的e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組耗差分析方法中的耗差分析模型涉及的所有變量，包括5大類型，分別為輸入值、關系數(shù)、基準值、輸出值，以及為求取關系數(shù)而涉及的中間變量查詢值；

針對某臺機組，選擇一段時間，比如年、季度、月、日等任意時間段，計算出該臺機組該段時間內(nèi)的各小指標對整臺機組熱耗率的影響情況；

把各小指標變化對熱耗的影響進行分類累加可分別得到燃機側、余熱鍋爐側和汽機側可維能損及其機組總體熱耗變化；

而環(huán)境溫度為不可控因素，其引起的熱耗變化為不可控能損，其他指標引起的熱耗變化均為可維能損；

將各小指標對熱耗的影響以數(shù)據(jù)或者統(tǒng)計圖等多元化表達形式展現(xiàn)出來，使電廠技術人員獲得到更多的能耗信息，并對機組做出相應的調(diào)整，達到節(jié)能減排的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明中的耗差分析流程。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。

實施例：

本發(fā)明提供的一種基于線性小偏差法的e級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組耗差分析方法包括如下過程：

一、基于線性小偏差法的數(shù)學分析模型

從數(shù)學分析的角度考慮，假設在某負荷各參數(shù)條件下，聯(lián)合循環(huán)機組熱耗率為y，在該負荷下影響機組經(jīng)濟性的參數(shù)主要有x1,x2,...,xi,...xn(環(huán)境溫度，燃氣透平排氣溫度，高壓主蒸汽溫度，高壓主蒸汽壓力等)，則可以把聯(lián)合循環(huán)機組熱耗率表示為：

y＝f(x1,x2,...,xi,...xn)

假定各參數(shù)之間相互獨立，線性無關，且函數(shù)連續(xù)可導，則聯(lián)合循環(huán)的熱耗率增量可表示為

△xi為某一參數(shù)偏離基準值的量，為函數(shù)f沿xi方向的偏導數(shù)。可見在各相關參數(shù)不相關的前提下，各參數(shù)單獨變化造成的熱耗率偏差之和等于總的熱耗率偏差。

聯(lián)合循環(huán)機組性能表現(xiàn)的主要影響因素主要分布在三大設備上，即燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪。其中燃氣輪機側有：環(huán)境溫度、燃氣透平排氣溫度；余熱鍋爐側有：高壓主蒸汽壓力、高壓主蒸汽溫度、低壓主蒸汽壓力、低壓主蒸汽溫度；汽輪機側有：排汽壓力。通過定量分析對這些參數(shù)改變對機組熱耗率的影響，可以用于指導實際操作，從而提高機組運行經(jīng)濟性。

二、各小指標耗差分析模型

1.環(huán)境溫度t0引起的熱耗率偏差△hrt0

wc＝cpat1(πc^0.286-1)/ηc

wt＝cpgt3(1-πt^-0.248)ηt

πt＝φ1φ2φ3πc

式中，——環(huán)境溫度引起的熱耗率偏差[kj/(kw·h)]；

hrcc——聯(lián)合循環(huán)熱耗率[kj/(kw·h)]；

t0——環(huán)境溫度[k]；

t0,base——環(huán)境溫度基準值[k]；

k1，k2，k3——關系數(shù)[/]；

wgt——燃機功率[mw]；

wst——汽輪機功率[mw]；

wc——壓氣機耗功比功[kw/kg]；

gg——燃料質(zhì)量流量[kg/h]；

ga——空氣質(zhì)量流量[kg/h]；

cpa——壓氣機空氣壓縮平均比熱[kj/kg·k]，取值1.004；

t1——壓氣機進口空氣溫度[k]；

πc——壓氣機壓比[/]；

ηc——壓氣機壓縮效率[/]；

wt——透平出力比功[kw/kg]；

cpg——燃機透平膨脹平均比熱[kj/kg·k]，取值1.25；

t3——燃機透平進口溫度[k]；

πt——燃機透平膨脹比[/]；

ηt——燃機透平膨脹效率[/]；

φ1，φ2，φ3——分別為壓氣機保壓系數(shù)[/]、燃燒室保壓系數(shù)[/]、燃機透平保壓系數(shù)[/]；

t2——壓氣機排氣溫度[k]。

2.燃機透平排氣溫度t4引起的熱耗率偏差△hrt4

式中，——燃機透平排氣溫度引起的熱耗率偏差[kj/(kw·h)]；

t4——燃機透平排氣溫度[k]；

t4,base——燃機透平排氣溫度基準值[k]。

3.高壓主蒸汽溫度tgp引起的熱耗率偏差高壓主蒸汽壓力pgp引起的熱耗率偏差

高壓主蒸汽溫度tgp和高壓主蒸汽壓力pgp引起的熱耗率偏差，可以轉化成高壓主蒸汽比焓變化引起的機組熱耗率偏差。也即高壓主蒸汽溫度tgp引起熱耗率偏差為高壓主蒸汽壓力pgp引起熱耗率偏差為

式中，——高壓主蒸汽溫度引起的熱耗率偏差[kj/(kw·h)]；

——高壓主蒸汽壓力引起的熱耗率偏差[kj/(kw·h)]；

k4——關系數(shù)[/]；

——高壓主蒸汽溫度tgp變化下的高壓主蒸汽比焓[kj/kg]，可由高壓主蒸汽溫度tgp和高壓主蒸汽壓力基準值pgp,base求得；

——高壓主蒸汽壓力pgp變化下的高壓主蒸汽比焓[kj/kg]，可由高壓主蒸汽壓力pgp和高壓主蒸汽溫度基準值tgp,base求得；

hgp,base——高壓主蒸汽比焓的基準值[kj/kg]，可由高壓主蒸汽溫度基準值tgp,base和高壓主蒸汽壓力基準值pgp,base求得；

hpq,base——汽輪機排汽比焓的基準值[kj/kg]，可由汽輪機排汽壓力基準值ppq,base和排氣干度xpq求得；

hdp,base——低壓主蒸汽比焓的基準值[kj/kg]，可由低壓主蒸汽溫度基準值tdp,base和低壓主蒸汽壓力基準值pdp,base求得；

ddp——低壓主蒸汽流量[t/h]；

dgp——高壓主蒸汽流量[t/h]。

4.低壓主蒸汽溫度tdp引起的熱耗率偏差低壓主蒸汽壓力pdp引起的熱耗率偏差

低壓主蒸汽溫度tdp和低壓主蒸汽壓力pdp引起的熱耗率偏差，可以轉化成低壓主蒸汽比焓變化引起的機組熱耗率偏差。也即低壓主蒸汽溫度tdp引起熱耗率偏差為低壓主蒸汽壓力pdp引起熱耗率偏差為

式中，——低壓主蒸汽溫度引起的熱耗率偏差[kj/(kw·h)]；

——低壓主蒸汽壓力引起的熱耗率偏差[kj/(kw·h)]；

k5——關系數(shù)[/]；

——低壓主蒸汽溫度tdp變化下的低壓主蒸汽比焓[kj/kg]，可由低壓主蒸汽溫度tdp和低壓主蒸汽壓力基準值pdp,base求得；

——低壓主蒸汽壓力pdp變化下的低壓主蒸汽比焓[kj/kg]，可由低壓主蒸汽壓力pdp和低壓主蒸汽溫度基準值tdp,base求得。

5.背壓(即汽輪機排汽壓力)ppq引起熱耗率偏差

背壓(即汽輪機排汽壓力)ppq引起的熱耗率偏差，轉化成汽輪機排汽比焓hpq引起的熱耗率偏差。

式中，——背壓(即汽輪機排汽壓力)引起的熱耗率偏差[kj/(kw·h)]；

hpq——汽輪機排汽比焓[kj/kg]，可由背壓(即汽輪機排汽壓力)基準值ppq和排氣干度xpq求得。

三、確定各小指標的基準值

為有效的進行設備耗差分析，首先要明確各指標基準值，從而為優(yōu)化運行提供理論指導。目前電廠運行優(yōu)化基準值的確定，主要依據(jù)設備制造廠的設計值、優(yōu)化運行的試驗值、運行參數(shù)的歷史統(tǒng)計值或變工況熱力計算。

1.第一類指標參數(shù)的基準值

第一類指標參數(shù)的基準值與機組負荷無關，包含環(huán)境溫度、高壓蒸汽溫度、高壓蒸汽壓力、低壓蒸汽溫度、低壓蒸汽壓力、排汽壓力。只有當其為設計值時，機組運行經(jīng)濟性最佳。因此，設備制造廠提供的設計值可作為該類指標參數(shù)的基準值。

2.第二類指標參數(shù)的基準值

第二類指標參數(shù)的基準值，以燃機透平排氣溫度為例，因與機組負荷、環(huán)境溫度和熱力系統(tǒng)結構有關，隨著機組運行工況的變化而變化，所以該類指標參數(shù)的基準值，需要通過開展優(yōu)化運行試驗或者根據(jù)運行參數(shù)的歷史統(tǒng)計值來確定。

四、耗差分析流程

上述各指標耗差分析模型涉及的所有變量，包括5大類型，分別為輸入值、關系數(shù)、基準值、輸出值，以及為求取關系數(shù)而涉及的中間變量查詢值，具體見表1。

表1耗差分析模型涉及的變量分類

依據(jù)耗差分析模型，以電廠運行數(shù)據(jù)為輸入值，并求取相關基準值和關系數(shù)，可以分別得到各指標參數(shù)對聯(lián)合循環(huán)機組熱耗的影響情況，其流程如圖1所示。

電廠技術人員針對某臺機組，選擇一段時間，比如年、季度、月、日等任意時間段，可以計算出該臺機組該段時間內(nèi)的各小指標對整臺機組熱耗率的影響情況。把各小指標變化對熱耗的影響進行分類累加可分別得到燃機側、余熱鍋爐側和汽機側可維能損及其機組總體熱耗變化。而環(huán)境溫度為不可控因素，其引起的熱耗變化為不可控能損，其他指標引起的熱耗變化均為可維能損。將各小指標對熱耗的影響以數(shù)據(jù)或者統(tǒng)計圖等多元化表達形式展現(xiàn)出來，可使電廠技術人員獲得到更多的能耗信息，并對機組做出相應的調(diào)整，達到節(jié)能減排的效果。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其參數(shù)所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構思所述的原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。