一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法及装置与流程
本发明属于联合循环发电机组效能提升，涉及一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法及装置。
背景技术：
1、燃气轮机是一种定容式旋转动力机械，在燃机部分负荷工况下，压气机入口空气质量流量减小会引起压气机和透平内部流场偏离设计值，导致压气机和透平效率下降，同时透平排气和蒸汽循环参数随之变化，进而对机组气耗率产生复杂影响。
2、我国的联合循环机组普遍参与电网调峰，运行效率整体偏低，通过配置燃机压气机进气加热系统是一种有效改善联合循环机组在部分负荷工况运行时机组效能的方法。在设计燃机压气机进气加热系统时，加热系统容量是一个核心指标参数，该参数过小或者过大都会导致项目投资收益偏低。目前，国内外未发现有快速、准确优化燃机压气机进气加热系统容量的方法。
技术实现思路
1、本发明提供了一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法及装置，如何快速、有效地对联合循环机组燃机压气机进气加热系统容量进行优化的技术问题。
2、本发明采用以下技术方案：
3、本发明提供了一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，包括：
4、步骤a：根据燃机压气机全年分时段运行边界参数构建燃机压气机进气加热系统时机组的压气机空气流量特性函数fair；
5、步骤b：基于机组的压气机空气流量特性函数fair，计算在给定进气加热系统容量q时，第i个时间点进气加热系统后空气温度t1,i；
6、步骤c：根据第i个时间点进气加热系统后空气温度t1,i判断当前机组是否处于燃机baseload工况，如果是，则结合逐小时投入进气加热系统后机组气耗率变量化计算燃机压气机进气加热系统的总收益；
7、步骤d：进一步判断进气加热系统后空气温度t1,max是否小于燃机允许最大运行温度ta,max，如果是则进气加热系统容量增加δq，更新给定的进气加热系统容量q，并重复步骤c至步骤d，否则结束计算；
8、步骤e：根据更新给定的进气加热系统容量q计算等效成本，并获得最优进气加热容量。
9、可选地，步骤d还包括:当当前逐小时机组功率判断当前机组不是于燃机baseload工况，则另收益fi＝0。
10、可选地，运行边界参数包括大气压力p0，大气温度t0、大气湿度rh0、机组负荷p、气价bgas。
11、可选地，根据如下公式构建燃机压气机进气加热系统时机组的压气机空气流量特性函数fair：
12、fair＝f2(p)＝d×p2+e×p+f
13、式中，fair为机组压气机空气流量，t/h；t为大气温度，℃；p为机组输出功率，mw；a、e为常数。
14、可选地，步骤a还包括基于燃机压气机全年分时段运行边界参数根据如下公式构建燃机压气机进气加热系统时机组的气耗率特性函数：
15、b＝f1(t,p)＝ai×t2+bi×t+ci
16、式中：b为机组气耗率，nm3/(kw·h)，其中，a、b、c均为常数。
17、可选地，步骤b：基于机组的压气机空气流量特性函数fair，计算在给定进气加热系统容量q时，第i个时间点进气加热系统后空气温度t1,i包括：
18、步骤s1、根据如下公式计算大气饱和蒸汽压力pb,i：
19、pb,i＝0.0901×t0,i3 -1.4122×t0,i2+86.9604×t0,i+474.7993
20、步骤s2、根据大气饱和蒸汽压力pb,i，计算大气含湿量d0,i和大气焓值h0,i：
21、
22、步骤s3、根据大气含湿量d0,i和大气焓值h0,i分别计算出加热后的空气焓值h1,i和空气温度t1,i：
23、
24、式中：pb,i为逐小时大气饱和蒸汽压力，pa；t0,i为逐小时大气温度，℃；d0,i为逐小时大气含湿量，pa；p0,i为逐小时大气压力，kpa；rh0,i为逐小时大气湿度，％；h0,i为逐小时大气焓值，kj/kg；h1,i为逐小时加热后的空气焓值，kj/kg；t1,i为逐小时加热后的空气温度，℃；fair为机组压气机空气流量，t/h。
25、可选地，燃机压气机进气加热系统的总收益f计算方法为：
26、式中：f为总收益万元
27、/年；δbi为逐小时投入进气加热系统后机组气耗率变化，nm3/(kw·h)，通过查询配置燃机压气机进气加热系统时机组的气耗率特性函数b＝f1(t,p)得到；t1,i为逐小时进气加热后空气温度，℃；t0i为逐小时大气温度，℃；pi为逐小时机组功率，mw；bgas为气价，元/nm3。
28、可选地，等效成本的计算方式为：
29、cost＝a+b×q
30、式中，q为更新进气加热系统容量，mw；a、b为常数，由用户根据热力系统改造成本自行定义。
31、本发明还提供了一种燃机压气机进气加热系统容量优化装置，其特征在于，包括：
32、构建模块，用于根据燃机压气机全年分时段运行边界参数构建燃机压气机进气加热系统时机组的压气机空气流量特性函数fair；
33、空气温度计算模块，用于基于机组的压气机空气流量特性函数fair，计算在给定进气加热系统容量q时，第i个时间点进气加热系统后空气温度t1,i；
34、系统总收益计算模块，用于根据第i个时间点进气加热系统后空气温度t1,i判断当前机组是否处于燃机baseload工况，如果是，则结合逐小时投入进气加热系统后机组气耗率变量化计算燃机压气机进气加热系统的总收益；
35、判断模块，用于进一步判断进气加热系统后空气温度t1,max是否小于燃机允许最大运行温度ta,max，如果是则进气加热系统容量增加δq，更新给定的进气加热系统容量q，并重复步骤c至步骤d，否则结束计算；
36、输出模块，用于根据更新给定的进气加热系统容量q计算等效成本，并获得最优进气加热容量。
37、本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例中任一项所述一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法的步骤。
38、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中任一项所述一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法的步骤。
39、本发明的有益效果是：
40、本发明提供了一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法及装置，其方法基于全年逐小时边界参数，结合机组气耗率特性函数曲线和机组的压气机空气流量特性函数，计算不同进气加热容量下配置燃机压气机进气加热系统后所带来的全年总收益，并在此基础上计算等效单位收益，从而获取最优进气加热系统容量，实现联合循环机组燃机压气机进气加热系统容量的优化。
技术特征：
1.一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，其特征在于，所述步骤d还包括:当当前逐小时机组功率判断当前机组不是于燃机baseload工况，则另收益fi＝0。
3.如权利要求1所述的一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，其特征在于，所述运行边界参数包括大气压力p0，大气温度t0、大气湿度rh0、机组负荷p、气价bgas。
4.如权利要求1所述的一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，其特征在于，根据如下公式构建燃机压气机进气加热系统时机组的压气机空气流量特性函数fair：
5.如权利要求1所述的一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，其特征在于，所述步骤a还包括基于燃机压气机全年分时段运行边界参数根据如下公式构建燃机压气机进气加热系统时机组的气耗率特性函数：
6.如权利要求1所述的一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，其特征在于，步骤b：基于所述机组的压气机空气流量特性函数fair，计算在给定进气加热系统容量q时，第i个时间点进气加热系统后空气温度t1,i包括：
7.如权利要求1所述的一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，其特征在于，所述燃机压气机进气加热系统的总收益f计算方法为：
8.如权利要求1所述的一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法，其特征在于，所述等效成本的计算方式为：
9.一种燃机压气机进气加热系统容量优化装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法的步骤。
技术总结
本发明提供了一种燃机压气机进气加热系统容量优化方法及装置，该方法包括：根据燃机压气机全年分时段运行边界参数构建燃机压气机进气加热系统时机组的压气机空气流量特性函数F<subgt;air</subgt;；基于机组的压气机空气流量特性函数F<subgt;air</subgt;，计算在给定进气加热系统容量Q时，第i个时间点进气加热系统后空气温度T<subgt;1,i</subgt;；根据第i个时间点进气加热系统后空气温度T<subgt;1,i</subgt;判断当前机组是否处于燃机BASELOAD工况，如果是，则结合逐小时投入进气加热系统后机组气耗率变量化计算燃机压气机进气加热系统的总收益；进一步判断进气加热系统后空气温度T<subgt;1,max</subgt;是否小于燃机允许最大运行温度T<subgt;a,max</subgt;，如果是则进气加热系统容量增加ΔQ，更新给定的进气加热系统容量Q，并重复步骤C至步骤D，否则结束计算；根据更新给定的进气加热系统容量Q计算等效成本，并获得最优进气加热容量。以解决如何快速、有效地对联合循环机组燃机压气机进气加热系统容量进行优化的技术问题。
技术研发人员：肖俊峰,何欣欣,胡孟起,夏林,连小龙,邵帅,王一丰,姜世杰,田新平,卫星光,鲁博辉
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23