关于燃气电厂的运行优化和天然气调峰的探讨

关于燃气电厂的运行优化和天然气调峰的探讨【摘要】中国燃气电厂运行所采用的是蒸汽联合循环供热机组，其运行中供热合理，但是由于技术方面尚未完全掌握，使得天然气调峰难以获得预期效果。

随着中国社会经济的快速发展，能源需求量逐渐增多，不同程度的调峰问题相继出现。

尤其是冬季和夏季，将进入到峰谷期，使得燃气供应呈现出紧张局面。

中国电力企业对于调峰普遍采用需求侧管理思想，在天然气调峰中可以借鉴，从节约资源的角度入手，做到自觉避峰，以推进中国天然气产业链持续稳定地发展。

【关键词】燃气电厂;运行优化;天然气调峰;调峰优化;电力需求侧中国城镇化发展，燃气电厂运行状况成为亟待解决的问题。

供气和供电是一个动态的过程，每年在不同的月份和每个月的不同时期，燃气电厂都要对供应量进行相应的调整，主要是根据环境需求的变化调整供气量。

这就需要在不同的时间段对于供气量以调整，满足供气平衡，在此期间，调峰成为了重点研究的问题。

早期的城市供气调峰问题的解决，都是以储罐中的燃气作为后期用气，根据燃气需求量调度气源进行调峰。

但是，在具体的供气过程中，会存在供气系统的协调问题。

天然气的供气自成体系，由上游、中游和下游三个部分构成体系。

上游是气井，下游为用户，中游为长输管道，三个部分属于不同的燃气公司，且由不同的部分管辖，当出现供气调峰的时候，就会由于供气的三个部分难以协调进行而影响到供气质量。

1燃气轮机发电机组燃气轮机（GasTurbine）作为一种热能动力机械，其是以气体作为内燃，带动叶轮连续回转，实现热能转化为机械能。

燃气轮机主要的构件包括压气机（Compressor）、燃气透平（Turbine）以及燃烧室（Combustion），配置有相应的辅助设备。

从工作运行原理上，压气机实现增压是通过吸入外界的空气，当压力达到一定程度后，就会将达到一定温度的空气输送到燃烧室，与其中存有的燃气共同燃烧，形成高温气体，其会产生一定的压力。

当气体在透平中膨胀所做的功会将叶轮带动起来，使其回转，由此而带动压气机呈现出高速转状态，外负荷转子也会启动成高速旋转状态，同时释放出热量。

燃气轮机的发电效率之高，已经超过了50%，单机功率最大可以超过300兆瓦。

目前世界上所采用的燃气轮机主要为美国、德国、日本和法国生产，特别是美国Siemens公司生产的燃气轮机备受关注，其所生产的类型包括V94.2和V94.3A等等。

从燃气轮机发电的物理过程来看，其发电效率可以达到50-52%，所实现的是等熵压缩过程。

当经过等压加热滞后，就会形成闭环系统。

燃气轮机的排气温度很高，可以达到550℃至620℃之间。

如果是大型燃气轮机组，所排放气体的流量可以达到每秒400千克至600千克。

如果对于这部分热源直接想大气环境中排放，对造成极大的资源浪费。

将这部分气体传递到锅炉中，锅炉会在高温作用下产生高压蒸汽，将汽轮机带动起来形成发电效应。

这种排气能源的再利用可以节约资源，同时还能够提高机组效率。

目前蒸汽联合循环发电机组的科技含量越来越高，实现了汽轮机优化，使得热效率可以提升到60%以上。

2燃气热电厂天然气调峰优化的必要性2.1天然气价格低廉，可以降低环境成本煤炭是主要的目前中国采用的主要能源材料，在2008年每吨价格已经达到了439.3元（发热量：2.92×1010焦耳/小时），汽油和柴油的价格分别为每吨5870元（发热量：4.66×10lO焦耳/小时）和5572元（发热量：3.3×1010焦耳/小时），天然气的价格则每立方米为0.815元（发热量：37663千焦/立方米）。

在对煤炭、汽油、柴油和天然气进行等值换算，以108焦耳作为基本单位，价格分别为1.51元、12.59元、16.85元、2.18元。

以煤炭为单位获得价格比，天然气价格要比煤炭价格略高一些，是汽油的六分之一，是柴油的八分之一。

但是，煤炭污染排放比率要比天然气高很多，而且能源产出效率较高，且环境消费成本较低，如果进行综合考虑，天然气能源价格要比煤炭低很多。

2.2供热需求量逐渐增大已经形成了严重的矛盾目前的城市供热以几座热电厂为主，少数城市中还存在着小锅炉供热，冬天供暖非常不稳定。

当北方的冬天室外环境温度低于零下20摄氏度的时候，就会导致小锅炉够热不足，锅炉损坏的现象时有发生，严重地影响了城市居民的生活质量。

城市建设发展进程中，供热是一个关乎到民生的大问题。

随着供热覆盖面积越来越大，冬季的供暖问题就要着手解决。

除了小锅炉供暖要严格取缔之外，还要解决管网输送能力中所存在的薄弱问题。

供暖服务无法跟得上城市建设发展的脚步，如果对供暖的主干管管径扩大，就需要投入巨大的资金，而且还会涉及到城市改造的问题，比如，交通要道、地下管线密布、热力传输网络的改造以及需要重建的工程等等，工程量之庞大是一个城市经济难以承受的。

以北京为例，进入到二十一世纪以来，北京城市不断扩展，供热面积不断扩展，平均新增面积已经超过了4500万平方米，使得北京热源建设严重不足。

新增的燃煤电厂虽然可以在一定程度上弥补热源的不足，但是会造成严重的环境污染。

按照目前北京城市发展情况来看，到2020年，北京的热源需求将超过求10平方米。

虽然基于北京供热需求的增长速度而强化了热网基础建设，但是距离北京热能需求还存在着很大的距离。

2.3基于环境保护，城市宜选择燃气供热燃煤电厂依然是中国目前供热、供电的主体，主要是通过燃气锅炉负责小面积供热和供电，或者通过大型的供热厂供热、供电。

供热方面，一些城市也会得益于地理环境而采用地热的热源，也是使用电热锅炉房进行供热，但是，这些热源都会不同程度地向环境中排放污染物质，导致环境污染严重。

虽然燃煤果洛在城市中已经被严令禁止，但是如果城市供热改造不足，从城市居民供热需要出发，燃煤锅炉还无法完全取缔。

从城市环境保护的角度出发，城市供电不仅要达到均衡供电，而且还要满足供需平衡，这就需要将燃煤锅炉改造为燃气锅炉，建立燃气热电中心，并将再生能源供热体系建立起来，以确保城市供暖。

3燃气电厂调峰优化措施3.1实施电力需求侧管理天然气调峰对终端用户热能负荷管理是天然气调峰的重要环节。

原则上讲，对于终端用户可以采用具有强制性的直接负荷管理，对于客户终端的用电进行控制。

但是，从电力需求侧管理理念而言，不符合服务性管理。

燃气电厂的各项管理措施要以“为客户服务”为宗旨，所以，在对于天然气进行调峰管理的时候，采用电力需求侧统称都是实施中断的负荷管理，而对于大客户负荷管理还要将相应的系统管理方案制定出来。

燃气电厂要启用用电客户监控系统，对客户用电实现自动化远程管理。

当电网即将进入到每年的高峰段的时候，管理人员就要对电网负荷曲线进行分析，并将分析情况传递给客户，以提醒客户合理用电，甚至可以采用部分地区的限电措施，以缓解用电高峰时段的电能合理调配。

对于天然气进行调峰，可以利用价格杠杆，采用“移峰填谷”的方法用于供电调整当中。

一年的12个月当中以及一天的24小时当中，都有高峰和低谷时段，按照用电负荷曲线图将用电状况分析出来，划分为峰、平、谷三个时段，相应地制定出不同的电价水平，以使电能用户对用电时间和用电方式都进行合理安排，适应电能资源尽量错开高峰时期，以避免断电造成损失，同时还使的电力资源的有效利用率得以提升。

运用峰谷分时电价的浮动差价，将电价在不同时段的浮动比例制定出来，运用价格杠杆鼓励用户将用电需求转移到低谷负荷时段，以对电力峰符差有效控制。

目前热电厂对于“移峰填谷”方法的使用，通常会采取峰谷分时电价的方法，以更好地获得调峰效果。

3.2电力需求侧天然气削峰填谷技术天然气削峰技术，就是对于高峰负荷期的用电情况进行调整，尽量限制客户用电，以降低供电负荷，使电力系统的运行处于平稳状态，从而提升电力系统的可靠性。

当处于用电高峰期的时候，对于企业大客户，可以采用轮休的方式，确保电力运行正常，能够对电能需求量有效供应。

在系统运行中，还要注意运维管理，做好运行设备的检修工作，并鼓励用户使用可替代能源，以降低电能的消耗。

当电能负荷处于低谷阶段的时候，电力企业将处于低于成本的运行状态。

当电能用户的电价低于平均电价的时候，就意味着电力企业出现了经济损失，这就需要通知大客户增加蓄能用电需求，以促进电网负倚均衡。

电力需求侧属于是系统化管理，涉及到电力部门和客户之间的协调，更需政府部门制定必要的政策措施，诸如税收额度的降低、贷款利息的降低等等对于需求侧管理予以支持，发挥其在电能管理上的优越性，增强电能用户的节电意识。

3.3天然气供气采用峰谷气价燃气电厂对于供气管理也可以采用电力需求侧管理方法，在用气高峰期，可以根据局部区域的用气需求对于供气状况进行调整，部分区域暂时对供气需求可以缓解，则可以采取短时间中断供气的方法，以使城市配气系统的压力有所缓解。

对于供气的日用量达到平衡状态，可以使用天然气交易工具预测可承载的供气负荷，对于大型符合系数进行计算，以确保系统供气安全。

处于高峰的供气时期，为了确保对用户能够均匀供气，必要的时候可以中断与大型用户之间所签订的服务合同，并调整服务收费结构，是供气西宫处于最佳供气水平，以避免引起输配环节出现问题。

不同类型的用户，对于气量的使用会有不同的需求。

运用电力需求侧，可以适当地做出调整。

比如，发电用户在夏季所需要的供气量相对较多，是由于夏季的气价要比冬季低。

如果用户为双燃料行业，则可以鼓励用户在夏季的时候多用气，冬季的时候少用一些，以发挥调峰的作用。

鼓励用户在夏季使用燃气空调，使得用气负荷有所增加，可以达到减少调峰的目的。

以北京为例，电网调动中心与北京市热力集团合作，研制开发行供热机组的调度控制，在供电和供气的时候，可以通过监控和管理，对于供热负荷需求和发电负荷需求协同调度。

当供热机组被安装到热点输入系统后，就可以对于供热和供气状况进行自动调度，按照指令调配电负荷和热负荷，获得经济调度的效果。

4结语综上所述，中国正在开展低碳经济、循环经济发展战略，就要对能源结构以调整，使能源机制更为适应于当代社会发展需求。

天然气是高效清洁的能源，在近些年来备受关注。

特别是在环境不断恶化的今天，天然气以其热效率高、调峰性能好的特点将在中国未来能源供应中占有主导地位。

对于城镇燃气需求的不均匀性，以天然气作为气源，就要对于供气统筹调度，出现用气不均匀现象的时候，就要由供气方统一调整气量，对于气量的调度，则由城镇燃气输配系统加以解决。

针对于天然气需求不均匀的问题，国外一般会采用地下储气库，通过高压输气管网均衡供气。

为了保证不间断供气，还要发挥高压长输管道的作用，将地下储气库的燃气输送到需要的地方。

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