一种燃机进气冷却装置等效冷却收益优化方法及装置与流程

本发明属于燃气轮机进气系统，具体涉及一种燃机进气冷却装置等效冷却收益优化方法及装置。

背景技术：

1、在夏季高温环境条件下，联合循环机组普遍存在出力降低以及运行经济性变差的问题。通过加装燃机进气冷却装置对联合循环机组进行升级改造，可以有效解决这一普遍存在的问题。因此，近年来越来越多位于南方的联合循环电站正在或者预备进行燃机进气冷却装置改造工作。在设计燃机进气冷却装置时，评估冷却收益十分关键，该指标直接关系项目投资收益是否满足工程要求。目前，国内外未发现有快速、准确评估和优化燃机进气冷却装置冷却收益的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种燃机进气冷却装置等效冷却收益优化方法及装置，利用该方法可以快速、有效地对联合循环机组燃机进气冷却装置容量进行优化，解决了现有技术中对燃机进气冷却装置容量计算不准确的技术问题。

2、本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种燃机进气冷却装置等效冷却收益优化方法，包括：

4、步骤a、获取指定边界参数全年逐小时运行数据，获取配置燃机进气冷却装置时，机组输出功率随大气温度的关系p(t0)以及机组气耗率随大气温度的关系b(t0)；

5、步骤b、给定进气冷却装置容量q0，计算第i个时间点的进气冷却装置后空气温度t1,i；

6、步骤c、根据第i个时间点的进气冷却装置后空气温度t1,i，判断对第i个时间点的机组是否处于燃机baseload工况，如果是则设置设置初始值t1,i＝t0,i-0.05，结合步骤b和步骤c中的数据进入步骤d，否则fi＝0；

7、步骤d、根据进气冷却装置后空气温度t1,i与露点温度tb,i的关系计算实际进气冷却装置容量q，判断|q-q0|是否小于0.1，如果是则计算第i个时间点的总收益fx,i；否则令t1,i＝t1,i-0.05，重复步骤c至步骤d，直至历遍全年所有数据点；

8、步骤e、判断进气冷却装置后空气温度t1,min是否小于最小运行温度ta,min，如果是则对实际进气冷却装置容量q增加δq，得到新的进气冷却装置容量q，重复步骤b至步骤d，否则结束计算；

9、步骤f、根据新的进气冷却装置容量q，计算等效冷却收益f/cost，并输出最优进气冷却装置容量qopt。

10、可选地，在步骤a中，运行数据包括大气压力p0，大气温度t0、大气相对湿度rh0、机组负荷p、电价be、气价bgas，要求为：近一年历史运行数据，数据时间间隔为1小时，共收集8760个数据点。

11、可选地，在步骤a中，不同大气温度下配置燃机进气冷却装置时机组输出功率和气耗率的特性函数如下：

12、

13、式中：p为机组输出功率，mw；b为机组气耗率，nm3/(kw·h)；t为大气温度，℃；ai～fi均为常数。

14、可选地，在步骤d中，实际进气冷却装置容量q计算方法如下：

15、

16、其中，p0为大气压力，kpa；rh0为大气相对湿度，％；t1为冷却后空气温度，℃；t0为大气温度，℃；d为空气含湿量，kg/kg；fair为空气流量，t/h；h为空气焓值，kj/kg；tb为露点温度，℃。

17、可选地，在步骤d中，所述露点温度tb的计算方法如下：

18、

19、可选地，在步骤d中，计算总收益f1包括：

20、步骤s1:配置进气冷却装置后，机组输出功率和气耗率的变化量如下；

21、

22、步骤s2:根据输出功率变化量δpi和气耗率的变化量δbi计算总收益f1计算方法为供电收益与天然气多消耗成本之差，公式如下：

23、

24、式中：fx,i为总收益，万元/年；δpi为逐小时投入进气冷却装置后机组输出功率变化量，mw，通过查询机组输出功率特性函数p＝f1(t)得到；δbi为逐小时投入进气冷却装置后机组气耗率变化量，nm3/(kw·h)，通过查询机组气耗率特性函数b＝f2(t)得到；t1,i为逐小时进气冷却后空气温度，℃；t0,i为逐小时大气温度，℃；pi为逐小时机组功率，mw；be为电价，元/(kw·h)。bgas为气价，元/nm3。

25、可选地，在步骤e中，ta,min取设计热平衡图中的冬季极端工况大气温度设计值twinter。

26、可选地，在步骤e中，进气冷却装置容量变化量步长取δq＝0.1mw。

27、可选地，在步骤f中，等效成本函数cost取值方法如下：

28、cost＝a+b×q

29、式中，q为进气冷却装置容量，mw；a、b为常数。

30、本发明还提供了一种燃机进气冷却装置等效冷却收益优化装置，包括：

31、建模模块，用于获取指定边界参数全年逐小时运行数据，获取配置燃机进气冷却装置时，机组输出功率随大气温度的关系p(t0)以及机组气耗率随大气温度的关系b(t0)；

32、空气温度计算模块，用于根据给定进气冷却装置容量q0，计算第i个时间点的进气冷却装置后空气温度t1,i；

33、燃机baseload工况判断模块，用于根据第i个时间点的进气冷却装置后空气温度t1,i，判断对第i个时间点的机组是否处于燃机baseload工况，如果是则设置设置初始值t1,i＝t0,i-0.05，结合步骤b和步骤c中的数据进入步骤d，否则fi＝0；

34、总收益计算模块，用于根据进气冷却装置后空气温度t1,i与露点温度tb,i的关系计算实际进气冷却装置容量q，判断|q-q0|是否小于0.1，如果是则计算第i个时间点的总收益fx,i；否则令t1,i＝t1,i-0.05，重复步骤c至步骤d，直至历遍全年所有数据点；

35、空气温度判断模块，用于判断进气冷却装置后空气温度t1,min是否小于最小运行温度ta,min，如果是则对实际进气冷却装置容量q增加δq，得到新的进气冷却装置容量q，重复步骤b至步骤d，否则结束计算；

36、输出模块，用于根据新的进气冷却装置容量q，计算等效冷却收益f/cost，并输出最优进气冷却装置容量qopt。

37、本发明至少具有如下有益的技术效果：

38、本发明提供的一种燃机进气冷却装置等效冷却收益评估方法收益优化方法及装置，该方法基于全年逐小时边界参数，结合机组输出功率和气耗率特性函数曲线，计算不同进气冷却容量下配置燃机进气冷却装置后所带来的全年总收益并在此基础上计算等效冷却收益，从而并输出最优进气冷却装置容量，实现联合循环机组燃机进气冷却装置容量的优化。

技术特征：

1.一种燃机进气冷却装置等效冷却收益优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃机进气调温系统参数优化方法，其特征在于，在步骤a中，所述运行数据包括大气压力p0，大气温度t0、大气相对湿度rh0、机组负荷p、电价be、气价bgas，要求为：近一年历史运行数据，数据时间间隔为1小时，共收集8760个数据点。

3.根据权利要求1所述的燃机进气调温系统参数优化方法，其特征在于，在步骤a中，不同大气温度下配置燃机进气冷却装置时机组输出功率和气耗率的特性函数如下：

4.根据权利要求1所述的燃机进气调温系统参数优化方法，其特征在于，在步骤d中，所述实际进气冷却装置容量q计算方法如下：

5.根据权利要求1所述的燃机进气调温系统参数优化方法，其特征在于，在步骤d中，

6.根据权利要求1所述的燃机进气调温系统参数优化方法，其特征在于，在步骤d中，计算总收益f1包括：

7.根据权利要求1所述的燃机进气调温系统参数优化方法，其特征在于，在步骤e中，ta,min取设计热平衡图中的冬季极端工况大气温度设计值twinter。

8.根据权利要求1所述的燃机进气调温系统参数优化方法，其特征在于，在步骤e中，进气冷却装置容量变化量步长取δq＝0.1mw。

9.根据权利要求1所述的燃机进气调温系统参数优化方法，其特征在于，在步骤f中，等效成本函数cost取值方法如下：

10.一种燃机进气冷却装置等效冷却收益优化装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种燃机进气冷却装置等效冷却收益优化方法及装置，该方法，包括：获取指定边界参数全年逐小时运行数据，确定配置燃机进气冷却装置时，机组输出功率以及机组气耗率随大气温度的关系；给定进气冷却装置容量Q<subgt;0</subgt;，计算第i个时间点的进气冷却装置后空气温度T<subgt;1,i</subgt;；判断机组是否处于燃机BASELOAD工况，如果是则设置设置初始值T<subgt;1,i</subgt;＝T<subgt;0,i</subgt;‑0.05，否则F<subgt;i</subgt;＝0；根据进气冷却装置后空气温度T<subgt;1,i</subgt;与露点温度T<subgt;b,i</subgt;的关系计算实际进气冷却装置容量Q，当前的总收益F<subgt;x,i</subgt;；否则令T<subgt;1,i</subgt;＝T<subgt;1,i</subgt;‑0.05，判断进气冷却装置后空气温度T<subgt;1,min</subgt;是否小于最小运行温度T<subgt;a,min</subgt;，如果是则对实际进气冷却装置容量Q增加ΔQ，得到新的进气冷却装置容量Q，否则结束计算；根据新的进气冷却装置容量Q，计算等效冷却收益F/COST，并输出最优进气冷却装置容量Q<subgt;opt</subgt;。利用该方法可以快速、有效地对联合循环机组燃机进气冷却装置容量进行优化。

技术研发人员：何欣欣,肖俊峰,胡孟起,夏林,连小龙,鲁博辉,邵帅,王一丰,姜世杰,田新平,卫星光
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：2024/9/5