[发明专利]一种燃气-蒸汽联合循环供热系统及成本分摊方法

说明书

本发明公开了一种燃气‑蒸汽联合循环供热系统及成本分摊方法。方法包括：针对纯凝运行时的机组供电功率与天然气流量多个实时测点数据，进行拟合得到纯凝供电气耗量曲线；根据机组运行的实时功率，结合拟合供电气耗率曲线，确定实时供电气耗量；通过实时天然气流量与供电耗气量，确定供热气耗量；结合天然气价格、热价格和供电价格，确定实时单位供电成本和实时供热成本、供电收益、供热收益和总收益；通过运行优化，以燃气‑蒸汽联合循环机组利润最大化为目标，实时计算供电供热利润平衡点，调整机组供电和供热比例。本发明结合机组运行的实时状况，将天然气的成本分摊至供电和供热。

技术领域

本发明属于燃气-蒸汽联合循环发电技术领域，特别涉及一种燃气-蒸汽联合循环供热系统及成本分摊方法。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环系统基于能量梯级利用的原则，能量利用率高、污染性小。在燃气-蒸汽联合循环发电过程中，需要余热锅炉回收燃气轮机高温的排烟，将这部分余热加以利用，减少热损失。同时，在蒸汽循环的过程中，蒸汽首先要进入汽轮机做功保证供电量，然后其中的部分蒸汽才被抽出提供给热用户。因此在燃气-蒸汽联合循环热电联产机组中，电和热两种能量产品在能量品位上是不同的；燃气循环的工质烟气蕴含的热量品位高于蒸汽循环的工质蒸汽蕴含热量的品位；进入汽轮机做功的工质蒸汽蕴含的热量品位高于进入热网供热的载热质蒸汽蕴含热量的品位。

对供热企业而言，当热负荷一定时，存在热负荷在多个热电联产机组之间的优化分配问题。而对于使用多种不同燃料的热电联产系统，其燃料成本和污染物排放往往不完全和燃料量成正相关，甚至是相互矛盾的。此外，对环状工业供热管网而言，除了满足总的用热负荷和总的供热负荷在数量上平衡之外，还要综合考虑热源与各热用户之间的拓扑连接关系，保证蒸汽管网内各处蒸汽流速及温度到达热用户的蒸汽参数要求。当前，大型燃气轮机及其联合循环机组投运时间较短，发电企业运行经验相对欠缺。因此，近年来燃气-蒸汽联合循环引起电力企业和学者的广泛关注。在较高的天然气价格及电力市场竞价交易的压力下，燃气发电企业普遍面临较大的经营压力。

综上，亟需提出一种燃气-蒸汽联合循环供热机组的热电成本分摊优化方法，使得联合循环机组供热和供电总收益实现最大化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气-蒸汽联合循环供热系统及成本分摊方法。在工程应用中，需要一种简单合理、更接近真实的热电联产机组供电与供热的成本分摊方法。为此，结合机组运行的实时状况，将天然气的成本分摊至供电和供热。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种燃气-蒸汽联合循环供热系统，包括：压缩机、燃烧透平、余热锅炉和汽轮机；所述压缩机的出气口通过燃烧室与燃烧透的进气口连接，压缩机和燃烧透平同轴设置驱动发电机发电；燃烧透的出气口与余热锅炉连接用于给水换热；

所述余热锅炉的蒸汽出口与汽轮机入口连接，汽轮机的抽汽口用于用户供热，汽轮机的排汽口在凝汽器中被冷凝成过冷的凝结水，凝汽器的出水口与回热器入水口连接，回热器的出水口与余热锅炉进水口连接。

作为本发明的进一步改进，所述汽轮机的排汽口还与回热器连接。

作为本发明的进一步改进，所述燃气-蒸汽联合循环发电机组，天然气与压缩机出口的压缩空气在燃烧室中混合燃烧，产生的高温燃气在燃气透平中膨胀做功；

在余热锅炉中，给水利用做完功燃气的烟气余热，余热锅炉产生的过热蒸汽在汽轮机中膨胀做功；

蒸汽轮机循环带多级回热，汽轮机的抽汽用于用户供热，汽轮机的排汽在凝汽器中被冷凝成过冷的凝结水，凝结水经过回热器加热后，被送入余热锅炉。

一种燃气-蒸汽联合循环供热系统的成本分摊优化方法，包括：

针对纯凝运行时的机组供电功率与天然气流量多个实时测点数据，进行拟合得到纯凝供电气耗量曲线；