安萨尔多９Ｆ级燃气机组节能
降耗策略研究
毕静伟
（珠海市钰海电力有限公司）
摘 要：燃气轮机发电机组由于其固有特性，在国内电力市场承担着重要的调峰任务。在燃气机组正常运行中可采取的节能降耗措施明显少于燃煤机组，如何做好燃气电厂节能降耗工作一直以来都是行业从业人员较为关心的内容。本文旨在探讨安萨尔多ＡＥ９４ ３Ａ型燃机在节能降耗方面可采取的措施，从外部环境优化、技术改造、运行管理等方面进行了探讨，为安萨尔多９Ｆ级燃气电厂降低生产成本、优化运行指标、提高盈利空间提供一些思路。
关键词：安萨尔多；９Ｆ级；燃气轮机；节能；厂用电率
０ 引言
随着“３０·６０”碳达峰、碳中和目标的提出，国内电力行业在电源选型上有了明显转变。相比于燃煤发电，天然气发电（简称“气电”）具有效率高、污染小、灵活性强的特点，正因为如此，近年来燃气电厂
在国内遍地开花，重型燃机行业迎来了发展的重要窗口期。与此同时，如何降低燃气机组的厂用电率、提高机组运行的经济性，也不再是一个小众话题。本文主要从三个方面展开讨论。
１ 优化机组运行方式
燃气－蒸汽联合循环机组启停迅速，具有优越的调峰性能。因此，目前国内燃气电厂中，非供热、供暖机组多数用来调峰，年利用小时少、日运行时间短、运行负荷率低是燃气电厂面临的普遍问题，这种运行方式就注定了厂用电率会居高不下。因此，燃气电厂争取机组的最优运行方式，是降低厂用电率的最主要途径。
机组运行方式的优化，可以从以下几方面入手：世界十大文化遗产
（１）与电网公司保持良好沟通，争取较为优良的运行方式
除夕夜的风俗有哪些在部分中西部省份，燃气电厂分布较少，电网调度人员对燃气－蒸汽联合循环机组理解较为片面，将燃机电厂早起晚停作为一种常态来调度；在沿海发达地区，很多燃气电厂也承担了过多的调峰任务。这种方式对燃气电厂极不友好，若该地区没有配套完善的气电政策，电厂各项经济指标将异常难看，几乎无盈利空间。因此，加强与电网公司相关运行策划部门、运行方式管理部门保持良好沟通，在现货市场尚不完善的中西部地区有较大操作空间。
（２）与天然气供应方保持良好沟通
目前国内大部分燃气电厂只有一路气源，燃料来源单一，加之天然气不易大量储存，造成电厂在发电环境较好、盈利空间较大时，经常面临天然气量供应不足的局面。另外，每年冬天供暖季，为保障北方居民供暖，南方电厂天然气供应始终处于比较紧张的状态。从燃气电厂角度出发，可采取的措施不多，天然气卖方市场大环境未改变的情况下，一方面是与天然气供应方保持良好的沟通，做好必要的解释工作，维护好双方的合作关系，最大程度规避“照付不议”等合同规则方面带来的经济损失；同时利用天然气“长协”及月度计划，结合电网公司各类考核标准，合理制定每日机组运行方案，优化运行方式。另一方面是开拓新气源，变卖方市场为买方市场，增加自身话语权。
（３）根据当地气电政策，寻最优运行方式
部分地区存在以气定电的情况，即日前将批复天然气量报送给电网公司，以此决定次日机组运行方式。对于９Ｆ级燃机电厂，一般配备２台（或更多）机组，对于一定量的天然气，可以启动一台机组，高负荷运行，在网时间拉长一些；也可以启动两台机组顶峰运行。在电网对调峰需求不高时，便存在沟通的空间，电厂方面可结合实时气电价格和电网奖惩政策，及时与电网方面沟通，争取更为有利的启停机
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方式。
（４）合理利用机组供热（供暖）特性，优化机组运行方式
大部分热电联产电厂，其供热量一般会低于全厂额定供热量的５０％，若两台机组中的一台连续运行并对外供热，另一台机组调峰运行，在调峰机组停运超过三天，机组进入冷态前，可通过调整供热汽源的方式，将供热机组与调峰机组对调，以此保证两台机组均处于热态，减少全厂冷态启动的次数。
（５）根基计划停机时长，决定是否停运主变
大部分燃气机组可选用ＧＣＢ和ＵＣＢ（亦称ＨＶＣＢ，即主变高压侧开关）并网、解列，在部分调度环境较为宽松的省份或地区，可结合机组停运时长，决定是否停运主变及高厂变，以便节约变压器空载损耗。
２ 机组控制逻辑优化
燃机－蒸汽联合循环机组，自动化程度较高，启停机操作中存在不少子组顺控，启停机主顺控执行到某一步时，调用对应的子顺控，完成该子系统的启停操作。针对安萨尔多ＡＥ９４ ３Ａ型燃机，结合同类型电厂在逻辑优化方面的探索和实践经验，总结出以下几点节能措施：
（１）优化燃机清吹时长口袋妖怪红宝石金手指代码
燃气轮机在启动前，需要利用压气机出口空气对热通道进行一定时间的吹扫，降低通道内可燃气体浓度，避免发生爆炸。安萨尔多ＡＥ９４ ３Ａ型燃机，启机顺控中需要清吹７２０ｓ，该清吹时长是根据余热锅炉烟气侧容积计算而来。参考同级别其他类型燃机启动顺控，该清吹时长可根据实际情况适当缩短。目前京能钰海电厂已经对其进行优化，且优化力度很大。硬件方面改造主要是在燃机排气扩散段加装天然气浓度测点，用以检测该区域天然气浓度；逻辑控制方面，修改后的顺控首先判断本次机组启动是否需要进行清吹，判断条件如下：
１）燃机负荷大于３０ＭＷ，跳机。
２）排气扩散段天然气浓度大于１０％。
３）ＥＳＶ开启后１５ｓ内关闭与上燃机跳闸。
４）停机时间超过８天。
５）火焰失败跳机。
６）手动吹扫按钮。（运行人员根据实际情况决定）以上条件任意一条满足，即判断为本次启动需要
进行清吹，机组启机顺控将执行２４０ｓ清吹操作；若均不满足，则燃机将直接启动点火。此举措大幅度缩短了燃机清吹时间，提高机组启动速度的同时，减少了锅炉清吹过程中的热损失，缩短了机组启动过程中升温升压所需时间。
（２）优化启停机过程中各辅机启停时机
对于调峰机组，每日启停机操作过程中，各辅机设备何时启动、何时停运，对厂用电率影响较大，因此，启停机过程中的节能措施，是燃气电厂节能工作的重要组成部分。近几年，随着国内安萨尔多９Ｆ级燃机在运机组逐步增多，在各电厂技术人员不懈地研究和探索下，逐步形成一套适合本机型的启停机逻辑顺控，以ＡＰＳ（一键启动）的形式固化下来，规范了操作步序，提高了启机效率。
机组启动顺控以调度下发的负荷曲线为时间节点，并网时间点往前推２５ｍｉｎ，执行燃机启动顺控。以下为某９Ｆ燃机电厂启机时间轴：
并网前５８ｍｉｎ，启动凝结水泵→并网前５５ｍｉｎ，投运轴封系统→并网前５０ｍｉｎ，启动两台真空泵开始抽真空→并网前３５ｍｉｎ，启动中压、高压给水泵，调整汽包水位至点火值→并网前３０ｍｉｎ，启动一台循环水泵→并网前２５ｍｉｎ，满足所有启机条件，执行燃机启动主顺控→并网前５ｍｉｎ，燃机３０００ｒｐｍ空载运行，各系统全面检查，合ＧＣＢ上口刀闸，准备按时并网。
启停机过程中，各辅机设备启停时机对厂用电率均有一定影响。如循环水泵，机组冷态启动时，由于没有大量热蒸汽进入凝汽器，系统对循环水量需求不大，此时可启动辅助循环水泵（小循泵）。在燃机点火后、锅炉侧过热蒸汽电动阀开启前，再切换至大循泵运行，如此单次机组启动可缩短循泵运行时长约３０ｍｉｎ，相应可节约厂用电量约５００ｋＷｈ。而停机过程中，自燃机熄火开始计时，高压过热蒸汽压力降低至７ＭＰａ，关闭炉侧高压过热蒸汽电动阀、中压过热蒸汽电动阀，锅炉保压；机侧待高压主蒸汽管道泄压、汽机盘车正常投入后，开始破坏真空，停轴封，而后将大循泵切换至小循泵运行，完成停机操作。
（３）优化冷态（温态）暖机逻辑
安萨尔多９Ｆ级燃气机组，单轴和多轴机组配备不同型号的蒸汽轮机，但冷态启动时的冲转参数及控制逻辑相差不大，整套联合循环机组从燃机执行启动顺控，至机组投入ＡＧＣ，大概需要６～８ｈ，部门电厂由于种种原因（如胀差、振动等），冷态启动时间甚至超过９ｈ。部分西门子和三菱９Ｆ级燃机电厂，经过不懈地研究和探索，在机组冷态、温态启动暖机控制逻辑方面已经做了很多的优化，如制定汽轮机缸温与最佳暖机负荷的曲线，不再单纯地以冷、温、热态来
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确定暖机时的燃机负荷；又如暖机过程中根据汽轮机缸温及胀差情况，动态调整暖机参数，将暖机负荷曲线由原来的线性上升改为指数型上升形式，最大程度缩短冷态启动时长。据了解，国内已投运安萨尔多９Ｆ级燃机在暖机控制逻辑方面所做的探索较少，目前均沿用厂家提供的原有的控制逻辑，因此暂无相关资料可供参考。
３ 其他节能优化措施
１）机组冷态启动时，汽机启动控制逻辑内有暖机时间要求，该时间为计算值，可采取一些非常规手段来缩短这一时长，如降低机组真空等。钰海电厂一般采用稍开真空破坏阀手动小旁路阀的方式，控制凝汽器真空在－８３～－８５ｋＰａ范围内，以此增加汽轮机进气量及蒸汽在气缸内停留时长。此举可将冷态启动暖机时长缩短至规定暖机时长的３５％左右，大幅度提高冷态启动速度。
２）机组启动过程中，由于每次启动工况不同，高、中、低压蒸汽参数很难做到同时达到冲转要求。这时可手动调节机组高、中、低压旁路阀开度，调整蒸汽参数，使其尽快满足冲转要求（如蒸汽过热度不足时，可开大旁路，减低蒸汽饱和温度，同时提高蒸汽流通及循环速度，可快速提高其过热度）。
参考文献
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［２］ 卢广法，等 西门子Ｆ级燃气－蒸汽联合循环发电机组培训教材［Ｍ］．杭州：浙江大学出版
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［３］ 赵筱宏，等 西门子ＳＧＴ５－４０００Ｆ燃气蒸汽联合循环机组系统与设备［Ｍ］．北京：中国电力出版
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３ ３ 方案三，优化无功分布
考虑广东侧换流站－嘉应三永Ｎ－１后直流无法恢复的主要原因一是线路Ｎ－１后，潮流转移至另一回线路，线路消耗无功大幅增加；二是交流电压降低后，换流站交流滤波器产生无功减少，换流器无功消耗增加。针对以上原因，本文给出下列措施：将嘉应－换流站线路的高抗全部移至换流站侧，并将高抗容量提升至１２０Ｍｖａｒ。
将换流器稳态运行时的熄弧角提升至２１ ５°。故障后，交直流电压降低，直流熄弧角下降至１７°，减少了无功消耗。
将直流过负荷能力限制至１ １倍，直流电流最大增加至额定电流的１ １倍。
换流站无功补偿增加２×８０Ｍｖａｒ＝１６０Ｍｖａｒ。
３ ４ 方案四，直流调制
根据计算，在广东侧嘉应－换流站Ｎ－１故障时，安控回降直流功率６００ＭＷ，由２０００ＭＷ降低至１４００ＭＷ，可以安全稳定运行［５］。
参考文献
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好看的玄幻魔法小说［２］ 黄楚茵，夏成军，钟明明 计及柔性直流的短路比指标分析研究［Ｊ］．电气技术，２０２２，２３（３）：３９
一张旧照片４４，４９
［３］ 董哲，何炜 交直流电力系统短路计算方法讨论［Ｊ］．电工电气，２０２２（１）：８ １３
［４］ 郑庆浩 交直流大电网的电磁暂态仿真研究［Ｄ］．西安：西安科技大学，２０２０
社会公德调查报告［５］ 刘炳辰 高比例新能源送出系统动态无功补偿方案研究［Ｄ］．北京：华北电力大学，２０２１
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