燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂基准热耗测评方法技术

本发明专利技术涉及一种燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂基准热耗测评方法，包括：步骤1)读入监测数据；步骤2)进行性能试验；步骤3)根据最近N个月每日的实际运行数据获得全厂综合厂用电率与全厂发电功率的拟合多项式的阶数并拟合，作为基准全厂综合厂用电率；步骤4)每分钟实时计算内燃机的基准热耗和基准发电效率；步骤5)根据蒸汽母管旁路信号、余热锅炉旁路信号确定按联合循环方式运行的机组数量；步骤6)每分钟实时按照联合循环方式运行机组和单独运行机组的发电功率加权计算全厂的基准发电效率和基准供电热耗；步骤7)自动判定电厂上月的实际供电热耗是否合格。与现有技术相比，本发明专利技术具有能确保电费的准确结算等优点。

Benchmark Heat Consumption Measurement and Evaluation Method for Gas Internal Combustion Engine and Steam Turbine Combined Cycle Power Plant

The present invention relates to a benchmark heat consumption evaluation method for combined cycle power plants with gas internal combustion engines and steam turbines, which includes: step 1) reading in monitoring data; step 2) conducting performance tests; step 3) obtaining and fitting the order of the fitting polynomial of the total plant comprehensive auxiliary power rate and the total plant power according to the daily actual operation data of the last N months, as the benchmark plant comprehensive auxiliary power rate; Step 4) Calculate the reference heat consumption and power generation efficiency of internal combustion engine in real time every minute; Step 5) Determine the number of units operating in combined cycle mode according to the steam main pipe bypass signal and waste heat boiler bypass signal; Step 6) Calculate the reference power generation efficiency and heat consumption of the whole plant by weighting the generating power of the units operating in combined cycle mode and the units operating alone in real time every minute; Step 7) Automatically determine whether the actual power supply heat consumption of the power plant last month is qualified. Compared with the prior art, the invention has the advantages of ensuring the accurate settlement of electricity charges.

【技术实现步骤摘要】
燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂基准热耗测评方法
本专利技术涉及燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂经济性分析
，尤其是涉及一种燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂基准热耗测评方法。
技术介绍
近年来，越来越多的国内企业开始走出国门，投资海外工程项目建设，海外电源项目也呈逐年增加的态势。其中BOT(建设-经营-移交)是一种主要的投资方式，而在BOT项目中，PPA(购售电协议)明确了上网电价机制、机组性能要求等内容，是BOT项目中的核心。在PPA中，国际电力市场上广泛采用的是两部制上网电价，而基准热耗的计算方法是两部制上网电价中关键部分，直接影响投资收益。燃气内燃机-蒸汽轮机联合循环电厂具有占地面积小、清洁、热效率高、能够快速并网和升降负荷以及操作灵活等优点，非常适合由于负荷波动需要灵活性调峰的电网系统，在国际上具有广泛的市场。然而由于其内燃机数量多、内燃机和汽轮机的组合运行方式多，如何对其进行合理的基准热耗计算及性能评估是一个难题。经对现有的技术文献、专利检索发现：<<常规的燃气-蒸汽联合循环热效率的关式>>(燃气轮机技术，1991年9月，第4卷第3期)提到了一种计算燃气轮机-蒸汽轮机联合循环的热效率的技术，但一方面其仅针对常规燃气轮机-蒸汽轮机联合循环提出了一种热效率计算方法，并没有针对燃气内燃机-蒸汽轮机联合循环电厂特征的基准热耗完整技术方案；另一方面，其技术也没有考虑系统中实际存在的与内燃机冷却水换热、环境散热、辅助系统用汽等相关的能量损耗，不能真实的反映电厂的基准热耗水平，如用于PPA协议，对电厂不利，可能造成投资收益的损失。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂基准热耗测评方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂基准热耗测评方法，包括以下步骤：步骤1)建立与电厂集散控制系统、电网电能量管理系统的数据接口，读入监测数据；步骤2)进行性能试验，确定汽轮机基准热耗与汽轮机发电功率的拟合多项式的阶数并拟合、联合循环全厂基准能量损耗系数与全厂发电功率的拟合多项式的阶数并拟合、确定全厂余热锅炉的平均基准效率；步骤3)根据最近N个月每日的实际运行数据获得全厂综合厂用电率与全厂发电功率的拟合多项式的阶数并拟合，作为基准全厂综合厂用电率；步骤4)根据内燃机厂家的热耗保定值，结合机组实际运行状态，每分钟实时计算内燃机的基准热耗和基准发电效率；步骤5)根据蒸汽母管旁路信号、余热锅炉旁路信号确定按联合循环方式运行的机组数量；步骤6)每分钟实时按照联合循环方式运行机组和单独运行机组的发电功率加权计算全厂的基准发电效率和基准供电热耗；步骤7)每月根据上月每分钟的全厂上网功率加权平均全厂基准供电热耗作为考核热耗；根据实际发生的天然气消耗量和上网电量计算上月的实际供电热耗，并根据设定的规则，由软件系统自动判定电厂上月的实际供电热耗是否合格。优选地，所述的步骤1)中的监测数据包括环境压力、环境温度、冷却水温度、汽轮机发电功率、各台内燃机的发电功率、汽轮机运行信号、各台内燃机的运行信号、各台余热锅炉运行信号、蒸汽母管旁路信号、余热锅炉旁路信号、各台内燃机进口空气温度、全厂发电功率、全厂上网功率、全厂天然汽消耗量和全厂上网电量。优选地，所述的步骤3)中的N为3。优选地，所述的步骤2)中汽轮机基准热耗的计算如下：式中：Dmain为主蒸汽流量；Hmain为主蒸汽焓值；Dhfw为高压给水流量；Hhfw为高压给水焓值；STGMWh为汽轮机的小时发电量；HR为汽轮机热耗；按上式计算各性能试验工况下的汽轮机热耗作为基准热耗，并获得汽轮机基准热耗与汽轮机发电功率的拟合多项式，其中工况按各档汽轮机发电功率来设定。优选地，所述的步骤2)中联合循环全厂基准能量损耗系数具体计算如下：式中：ηloss为联合循环能量损耗系数；ηr为内燃机燃烧效率；ηM为内燃机的机械传动效率；ηG为燃气发电机的效率；ηstg为蒸汽轮机发电效率，其中ηstg＝3600/HR；为联合循环方式全厂的发电效率；ηengine_EGB为根据对应内燃机的发电功率，按联合循环方式运行的所有内燃机的加权平均发电效率；ηavgegb为根据对应内燃机的发电功率，按联合循环方式运行的所有余热锅炉效率的加权平均值；按上式计算各性能试验工况下的能量损耗系数作为基准能损系数，并获得联合循环全厂基准能损系数与全厂发电功率的拟合多项式，其中工况按各档全厂发电功率来设定。优选地，所述的联合循环方式全厂的发电效率计算如下：式中：Mgas为全厂天然气消耗量；Qgas为天然气热值；PlantMWh为联合循环方式全厂的小时发电量；内燃机发电效率的计算如下：式中：ηengine为内燃机的发电效率；Mgas_eng为内燃机的天然气消耗量；Pengine为内燃机的的小时发电量；按上式计算各台内燃机的发电效率，并取内燃机发电功率加权平均值作为联合循环方式运行的所有内燃机的平均发电效率ηengine_B；所述的余热锅炉效率的计算如下：式中：ηegb为余热锅炉效率；Tin为余热锅炉的进口烟温；Tout为余热锅炉的出口烟温；Ta为环境温度；按上式计算各台余热锅炉的效率，采用对应内燃机发电功率加权平均得出全厂余热锅炉的平均效率ηavgegb，全厂余热锅炉的平均基准效率取全部试验工况的全厂余热锅炉平均效率的平均值。优选地，所述的全厂综合厂用电率具体计算如下：式中：e为全厂综合厂用电率；MWhplant为全厂日发电量；MWh_Netplant为全厂日上网电量。优选地，所述的步骤4)中的内燃机的基准热耗和基准发电效率具体计算如下：内燃机基准热耗＝厂家保定热耗值*K1*K2式中：K1为负荷率修正系数；K2为老化修正系数；内燃机基准发电效率＝3600/内燃机基准热耗。优选地，所述的全厂的基准发电效率和基准供电热耗具体计算如下：对于按联合循环方式运行的机组,这些联合循环机组发电效率可计算为：式中：为对于按联合循环方式运行机组的发电效率；ηloss为联合循环基准能量损耗系数；ηr为内燃机燃烧效率；ηM为内燃机的机械传动效率；ηG为燃气发电机的效率；ηstg为蒸汽轮机基准发电效率，ηstg＝3600/HR；ηengine_EGB为按联合循环方式运行的所有内燃机的加权平均基准发电效率；ηavgegb为余热锅炉基准效率；对于非联合循环方式运行的机组,这些单机方式运行的内燃机发电效率可计算为：式中：ηengine_为非联合循环方式运行的所有内燃机的加权平均基准发电效率；全厂基准发电效率：为全厂基准发电效率；MWh_CC为联合循环机组的总发电功率；MWh_EN为非联合循环机组的总发电功率；全厂基准供电热耗：式中：CHR_Plant：全厂基准供电热耗；avge：全厂基准综合厂用电率。优选地，所述的方法还包括：考虑到汽轮机、余热锅炉性能随时间推移会老化，定期进行性能试验并按公式(1)～(5)重新确定步骤2中的各拟合多项式。与现有技术相比，本专利技术考虑了系统中实际存在的与内燃机冷却水换热、环境散热、辅助系统用汽等相关的能量损耗，真实的反映了电厂的基准热耗水平，保证了电厂与电网购售电协议的有效执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂基准热耗测评方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)建立与电厂集散控制系统、电网电能量管理系统的数据接口，读入监测数据；步骤2)进行性能试验，确定汽轮机基准热耗与汽轮机发电功率的拟合多项式的阶数并拟合、联合循环全厂基准能量损耗系数与全厂发电功率的拟合多项式的阶数并拟合、确定全厂余热锅炉的平均基准效率；步骤3)根据最近N个月每日的实际运行数据获得全厂综合厂用电率与全厂发电功率的拟合多项式的阶数并拟合，作为基准全厂综合厂用电率；步骤4)根据内燃机厂家的热耗保定值，结合机组实际运行状态，每分钟实时计算内燃机的基准热耗和基准发电效率；步骤5)根据蒸汽母管旁路信号、余热锅炉旁路信号确定按联合循环方式运行的机组数量；步骤6)每分钟实时按照联合循环方式运行机组和单独运行机组的发电功率加权计算全厂的基准发电效率和基准供电热耗；步骤7)每月根据上月每分钟的全厂上网功率加权平均全厂基准供电热耗作为考核热耗；根据实际发生的天然气消耗量和上网电量计算上月的实际供电热耗，并根据设定的规则，由软件系统自动判定电厂上月的实际供电热耗是否合格。

【技术特征摘要】
1.一种燃气内燃机与蒸汽轮机联合循环电厂基准热耗测评方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)建立与电厂集散控制系统、电网电能量管理系统的数据接口，读入监测数据；步骤2)进行性能试验，确定汽轮机基准热耗与汽轮机发电功率的拟合多项式的阶数并拟合、联合循环全厂基准能量损耗系数与全厂发电功率的拟合多项式的阶数并拟合、确定全厂余热锅炉的平均基准效率；步骤3)根据最近N个月每日的实际运行数据获得全厂综合厂用电率与全厂发电功率的拟合多项式的阶数并拟合，作为基准全厂综合厂用电率；步骤4)根据内燃机厂家的热耗保定值，结合机组实际运行状态，每分钟实时计算内燃机的基准热耗和基准发电效率；步骤5)根据蒸汽母管旁路信号、余热锅炉旁路信号确定按联合循环方式运行的机组数量；步骤6)每分钟实时按照联合循环方式运行机组和单独运行机组的发电功率加权计算全厂的基准发电效率和基准供电热耗；步骤7)每月根据上月每分钟的全厂上网功率加权平均全厂基准供电热耗作为考核热耗；根据实际发生的天然气消耗量和上网电量计算上月的实际供电热耗，并根据设定的规则，由软件系统自动判定电厂上月的实际供电热耗是否合格。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)中的监测数据包括环境压力、环境温度、冷却水温度、汽轮机发电功率、各台内燃机的发电功率、汽轮机运行信号、各台内燃机的运行信号、各台余热锅炉运行信号、蒸汽母管旁路信号、余热锅炉旁路信号、各台内燃机进口空气温度、全厂发电功率、全厂上网功率、全厂天然汽消耗量和全厂上网电量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)中的N为3。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)中汽轮机基准热耗的计算如下：式中：Dmain为主蒸汽流量；Hmain为主蒸汽焓值；Dhfw为高压给水流量；Hhfw为高压给水焓值；STGMWh为汽轮机的小时发电量；HR为汽轮机热耗；按上式计算各性能试验工况下的汽轮机热耗作为基准热耗，并获得汽轮机基准热耗与汽轮机发电功率的拟合多项式，其中工况按各档汽轮机发电功率来设定。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)中联合循环全厂基准能量损耗系数具体计算如下：式中：ηloss为联合循环能量损耗系数；ηr为内燃机燃烧效率；ηM为内燃机的机械传动效率；ηG为燃气发电机的效率；ηstg为蒸汽轮机发电效率，其中ηstg＝3600/HR；为联合循环方式全厂的发电效率；ηengine_EGB为根据对应内燃机的发电功率，按联合循环方式运行的所有内燃机的加权平均发电效率；ηavgegb为根据对应内燃机的发电功率，按联合循环方式运行的所有余热锅炉效率的加权平均值；按上式计算各性能试验工况下的能量损耗系数作为基准能损系数，并获得联合循环全厂...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞韶帅，黄新，吕晓东，陈志超，陈鑫，田志亮，章正俊，张淼，
申请(专利权)人：上海明华电力技术工程有限公司，D三发电有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31