【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气燃烧，尤其涉及一种燃气轮机的掺氢比自选方法及燃气轮机。
技术介绍
1、在双碳目标下，利用光伏和风电等新能源制取绿氢成为一个重要的选项。但是在氢能利用中，相关储运设备及终端设备的适用性成为一个主要问题。对于大型燃气轮机，适当提交掺氢比例，不仅降低了项目的用能成本，还能减少废气排放，从而为项目创造了新的价值。
2、燃气轮机掺氢的比例可以根据具体的应用和技术要求而有所不同。然而，一般来说，目前商业化应用的燃气轮机掺氢系统通常将氢气掺入天然气或其他燃料中，以实现混合燃烧。在现有的燃气轮机系统中，常见的氢气掺入比例通常在一定范围之内(例如5％到30％之间)。这意味着燃气轮机燃烧室中的燃料混合物中氢气的含量可以在这个范围内变化。然而，具体的氢气掺入比例会根据燃气轮机的设计、燃烧室技术和燃料供应系统的能力等因素而有所不同。现有技术在设置掺氢比例时容易忽视对燃气轮机的设计、燃烧室的运作和燃料供应系统的运作等实际运行情况的综合考量，无法准确测量燃气轮机的关键指标，无法对燃气轮机的掺氢适应性进行系统评价，所以在设计掺氢比例时无法根据实际运行情况确定使得燃烧效果最好的掺氢比例。因此对燃气轮机掺氢适应性提出评价方法及搭建合理的评价设备体系，对于保障掺氢燃气轮机的运营效率和稳定性等具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种燃气轮机的掺氢比自选方法及燃气轮机，以解决现有技术在设计掺氢比例时无法根据实际运行情况确定使得燃烧效果最好的掺氢比例的技术问题。
2
3、获取用户输入的若干待设置的掺氢比；
4、针对每一待设置的掺氢比，根据所述掺氢比，设置氢气流量和天然气流量，以使氢气和天然气按照所述掺氢比进行混合并在预设的燃烧时长内持续燃烧；测量所述燃气轮机在所述燃烧时长内的燃料发热量、输出电量、输出功率、nox排放量、co2排放量、压力分布数据和温度分布数据；根据所述燃料发热量、输出电量、输出功率、nox排放量、co2排放量、压力分布数据和温度分布数据，计算燃气轮机在所述掺氢比条件下的掺氢适应性评价得分；
5、统计燃气轮机在所有掺氢比条件下的掺氢适应性评价得分，确定掺氢适应性评价得分最高值所对应的掺氢比，并将所述掺氢比作为目标掺氢比；
6、根据所述目标掺氢比，设置所述燃气轮机最终的氢气流量和天然气流量。
7、作为优选方案，在获取用户输入的若干待设置的掺氢比之后，还包括：
8、将氢气流量设置为0，以使不掺氢的天然气在预设的燃烧时长内持续燃烧；测量燃气轮机在所述燃烧时长内的排放量，作为原始排放量；
9、测量燃气轮机在所述燃烧时长内的排放量，作为原始排放量；
10、获取所述原始排放量和所述原始排放量。
11、作为优选方案，所述根据所述燃料发热量、输出电量、输出功率、nox排放量、co2排放量、压力分布数据和温度分布数据，计算燃气轮机在所述掺氢比条件下的掺氢适应性评价得分，包括：
12、根据所述燃料发热量、输出电量以及预设的燃料显热，计算所述燃气轮机的发电效率；
13、根据所述nox排放量以及所述nox原始排放量，计算所述燃气轮机的nox减少排放率；
14、根据所述co2排放量以及所述co2原始排放量，计算所述燃气轮机的co2减少排放率；
15、根据所述压力分布数据，计算平均压力以及所述压力分布数据的标准差，统计所述压力分布数据的数据点数量以及每个数据点的压力值；根据所述平均压力、所述压力分布数据的标准差、所述压力分布数据的数据点数量以及每个数据点的压力值，计算所述压力变异系数；
16、根据所述温度分布数据，计算平均温度以及所述温度分布数据的标准差，统计所述温度分布数据的数据点数量以及每个数据点的温度值；根据所述平均温度、所述温度分布数据的标准差、所述温度分布数据的数据点数量以及每个数据点的温度值，计算所述温度变异系数；
17、根据所述燃气轮机的发电效率、输出功率、nox减少排放率、co2减少排放率、压力变异系数和温度变异系数，计算燃气轮机在所述掺氢比条件下的掺氢适应性评价得分。
18、作为优选方案，发电效率的计算公式为:
19、
20、作为优选方案，nox减少排放率的计算公式为：
21、
22、作为优选方案，co2减少排放率的计算公式为：
23、
24、作为优选方案，压力变异系数的计算公式为：
25、
26、
27、式中，cvp为压力变异系数；σp为压力分布数据的标准差；μp为平均压力；np为压力分布数据的数据点数量；pi为每个数据点的压力值。
28、作为优选方案，温度变异系数的计算公式为：
29、
30、
31、式中，cvt为温度变异系数；σt为温度分布数据的标准差；μt为平均温度；nt为温度分布数据的数据点数量；ti为每个数据点的温度值。
32、作为优选方案，计算掺氢适应性评价得分的公式为：
33、a＝a1+a2+a3+a4；
34、a1＝η×bη；
35、a2＝p×bp；
36、a3＝0.5×(qn+qc)×bq；
37、a4＝0.5×[(1-cvp)+(1-cvt)]×bcv；
38、式中，a为掺氢适应性评价得分；a1为效率评价得分；a2为功率评价得分；a3为排放评价得分；a4为稳定性评价得分；η为发电效率；p为输出功率；qn为nox减少排放率；qc为co2减少排放率；bη为预设的效率权重分数；bp为预设的功率权重分数；bq为预设的排放权重分数；bcv为预设的稳定性权重分数。
39、在上述实施例的基础上，本专利技术另一实施例提供了一种燃气轮机，包括：天然气子系统、氢气子系统、混合子系统、测量子系统以及控制子系统；其中，所述测量子系统，包括效率测量模块、功率测量模块、排放量测量模块、温度测量模块和压力测量模块；
40、所述控制子系统，用于获取用户输入的若干待设置的掺氢比；针对每一待设置的掺氢比，根据所述掺氢比，设置所述氢气子系统的氢气流量和所述天然气子系统的天然气流量；
41、所述天然气子系统，用于根据设置的天然气流量将天然气排放至所述混合子系统；
42、所述氢气子系统，用于根据设置的氢气流量将氢气排放至所述混合子系统；
43、所述混合子系统，用于将氢气和天然气进行混合并在预设的燃烧时长内持续燃烧；
44、所述测量子系统，用于针对每一待设置的掺氢比，通过所述效率测量模块测量所述燃气轮机在所述燃烧时长内的燃料发热量，通过功率测量模块测量所述燃气轮机在所述燃烧时长内的输出电量和输出功率，通过排放量测量模块测量所述燃气轮机在所述燃烧时长内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，在获取用户输入的若干待设置的掺氢比之后，还包括：
3.如权利要求2所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，所述根据所述燃料发热量、输出电量、输出功率、NOx排放量、CO2排放量、压力分布数据和温度分布数据，计算燃气轮机在所述掺氢比条件下的掺氢适应性评价得分，包括：
4.如权利要求3所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，发电效率的计算公式为:
5.如权利要求3所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，NOx减少排放率的计算公式为：
6.如权利要求3所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，CO2减少排放率的计算公式为：
7.如权利要求3所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，压力变异系数的计算公式为：
8.如权利要求3所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，温度变异系数的计算公式为：
9.如权利要求3所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，计算掺氢适
10.一种燃气轮机，其特征在于，包括天然气子系统、氢气子系统、混合子系统、测量子系统以及控制子系统；其中，所述测量子系统，包括效率测量模块、功率测量模块、排放量测量模块、温度测量模块和压力测量模块；
...【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，在获取用户输入的若干待设置的掺氢比之后，还包括：
3.如权利要求2所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，所述根据所述燃料发热量、输出电量、输出功率、nox排放量、co2排放量、压力分布数据和温度分布数据，计算燃气轮机在所述掺氢比条件下的掺氢适应性评价得分，包括：
4.如权利要求3所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，发电效率的计算公式为:
5.如权利要求3所述的燃气轮机的掺氢比自选方法，其特征在于，nox减少排放率的计算公式为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：李小龙，邓宏伟，罗海泉，陈宇卿，吴振东，洪小飞，陈坚辉，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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