CN102799161A - 联合循环发电机组的性能指标修正比较方法及调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，包括：1)根据实时数据库中的测量数据，计算联合循环机组在当时大气环境、运行方式下整体的功率、热耗率和气耗率；2)获取与性能修正计算因子相关的测量数据，计算相关的性能指标修正计算因子；3)对步骤1)中的各项性能指标进行修正得到修正计算后标准ISO工况的性能指标；4)将标准ISO工况的性能指标数据与其它机组或本机组以往的修正计算后标准ISO工况的性能指标数据进行比较，根据评估结果由运行人员输出相应的运行调整控制指令。本发明还公开了一种基于联合循环发电机组的性能指标修正比较方法的调控系统。本发明方法可优化机组运行，提高经济性和安全性。

Description

联合循环发电机组的性能指标修正比较方法及调控系统

技术领域

本发明涉及联合循环发电机组的性能指标修正、评估与机组的调整控制方法，以及实现性能指标修正、评估和由评估得到的结论更好地进行调整控制发电机组的系统，尤其涉及在不同大气环境、不同运行方式下的燃气-蒸汽联合循环发电机组的性能指标修正和性能评估比较方法。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环发电由于整体循环热效率高、环境污染小、在同等条件下单位投资低、调峰性能好启停快捷、占地少、耗水量少、建设周期短而且可以分期投产、自动化程度高运行人员少等特点，在世界范围内，已成为火力发电的主要发展方向之一。在中国，随着西气东输、东海油气开发的完成和配合沿海省份LNG(液化天然气)接收站的建设，特别是东部地区，经济发展迅速，环保要求高，大型的燃气-蒸汽联合循环电站，也成为今后火力发电鼓励发展和最有前途的方向之一。

燃气-蒸汽联合循环发电机组的性能，不仅与外界大气环境变化有关，而且还与发电机频率、燃用的天然气低位发热量和机组总运行小时数等有关。

大气温度对于简单循环燃气轮机及其联合循环的功率和效率有相当大的影响，这是由于以下三方面的原因造成的，即：①随着大气温度的升高，空气的密度变小，致使吸入压气机的空气的质量流量减少，机组的作功能力随之变小；②压气机的耗功量是随吸入空气的热力学温度成正比变化的，即大气温度升高时，燃气轮机的净出力减小；③当大气温度升高时，即使机组的转速和燃气透平前的燃气初温保持恒定，压气机的压缩比将有所下降，这将导致燃气透平作功量的减少，而燃气透平的排气温度却有所增高。

随着大气温度的升高，燃气轮机及其联合循环的输出功率都是会下降的，但是联合循环的输出功率减小得要比燃气轮机平缓。这是由于燃气透平的排气温度略有增高，可以在余热锅炉中获取更多的能量，到蒸汽轮机中去作出更大数量的机械功的缘故。反之，当大气温度下降时，联合循环的相对输出功率增大的程度则要比燃气轮机少。这是由于当机组的转速和燃气透平前的燃气初温保持恒定时，压气机的压缩比略有增高，致使燃气透平的排气温度有所下降，最后导致蒸汽透平的作功量有所减少的缘故。

另外，随着大气温度的升高，燃气轮机的相对效率是下降的，但其联合循环的相对效率却反而略有增高的趋势。这是由于当大气温度升高时，随着燃气轮机排气温度的增高致使蒸汽轮机效率增大，足以补偿燃气轮机效率的降低。从物理意义上讲，这是由于当大气温度升高时，压气机的出口温度相应也会增高。为了保证燃气透平前的燃气初温恒定，喷入燃烧室的燃料消耗量就可以减少，其减少的程度要比联合循环总输出功率的减小程度更加多一些，致使总的热效率反而略有增大的趋势。随着大气温度的下降，联合循环的效率反而会有略微减小的趋势。

大气压力的较大幅度的变化，主要是由于机组所处的大气环境和机组所在地海拔高度的变迁造成的。

当大气压力下降时，如果大气温度保持恒定不变，则大气密度按比例下降，使燃气轮机的流量和功率大致按比例下降，而机组的压比，温度比和速度三角形形状无多少影响，即：大气压力对燃气轮机效率的影响较小。

但是，燃气轮机的功率则与吸入的空气压力有密切关系，因为燃气轮机的功率与所吸入的空气的质量流量成正比，而空气的质量流量又与大气压力成正比，所以燃气轮机的功率与大气压力成正比。

在大气温度、机组的转速以及燃气透平前的燃气温度均保持恒定不变的前提下，燃气轮机排气的质量流量以及余热锅炉中可用于蒸汽发生过程的余热，同样也会随大气压力按正比关系发生变化。如果假设蒸汽循环的效率不变(实际情况正是如此)，那么，在联合循环中蒸汽轮机的功率也将与大气压力成正比。

由此可见，在联合循环中由于燃气轮机和蒸汽轮机的功率都与大气压力成正比，因而，联合循环的总功率必然也与大气压力成正比。

由于喷入联合循环的燃料量与压气机吸入的空气质量流量成正比，也就是与大气压力成正比，因而，联合循环的效率将与大气压力无关，即：大气压力变化时，联合循环的效率将恒定不变。

大气的湿度关系到从压气机吸入到燃气轮机中去的空气中所含的水蒸气含量，它将影响湿空气的比热容值，相应地会影响到压气机的压缩功，透平的膨胀功以及燃烧室中燃料量的摄入量，从而影响到燃气轮机的比功和效率。

在比较低的大气温度下，相对湿度对热效率和单位质量的净功的影响是可以忽略的；当大气温度和透平进口温度比较高时，相对湿度增加使热效率降低，净功增加。

因此可见，大气温度、大气压力、空气的湿度的变化都会使联合循环发电机组的功率、热耗率和气耗率产生不同程度的变化。此外，影响联合循环发电机组性能的因素还包括：发电机频率、燃用的天然气低位发热量和机组总运行小时数等。

由于安装在不同地域的燃气-蒸汽联合循环机组所处的大气环境不同；即便是在同一地域，也因为一年四季的变化和运行方式的不同；要比较这些燃气-蒸汽联合循环机组间的本身性能差异，或比较同一燃气-蒸汽联合循环机组本身在一年四季和不同运行方式的性能优劣，变得极其困难和复杂。

更进一步，燃气-蒸汽联合循环发电机组本身的性能，也就是扣除大气环境不同的因素和运行方式的不同的因素后，燃气-蒸汽联合循环发电机组本身“真实”的性能，也无从知晓。在这种情况下，不利于机组的运行人员掌握燃气-蒸汽联合循环机组的性能，使机组的调整控制操作具有盲目性；也不利于提高燃气-蒸汽联合循环机组运行的可靠性和经济性。从工厂管理、运行人员的角度看，十分希望在线、实时掌握燃气-蒸汽联合循环发电机组本身“真实”的性能，以便进行不同机组间的对比或同一机组自己现在与以往的情况进行比较评估，以此进行有效地调节和控制。因此，研究符合运行和管理实际情况的燃气-蒸汽联合循环发电机组性能的修正、比较方法和开发由评估得到的结论更好地进行发电机组的调整控制的系统，在线、自动、科学合理地进行不同机组间的性能评估、对比或同一机组本身现在与以往性能比较，掌握燃气-蒸汽联合循环发电机组本身“真实”的性能及变化趋势，运行人员据此可以进行有效地调节和控制，以提高可靠性和经济性，具有重大的理论意义和紧迫的现实需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃气-蒸汽联合循环发电机组性能的修正、比较方法和实现由评估得到的结论更好地进行调整控制发电机组的系统，它具有计算模型简单、物理意义清晰、准确度高和计算实时性强等诸多优点。

本发明的上述目的通过下列技术方案实现：

一种联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，所述的联合循环发电机组包括：

燃气轮机，所述的燃气轮机带有压气机、燃烧室、与压气机同轴的燃气透平；

用于回收利用燃气轮机排气余热的余热锅炉；

与燃气轮机的压气机、燃气透平同轴的汽轮机；

与燃气轮机的压气机、燃气透平和汽轮机同轴的，并在此轴驱动下发电的发电机；

所述的性能指标修正比较方法包括如下步骤：

1)根据实时数据库中的联合循环发电机组运行的测量数据，计算联合循环机组在当时的大气环境、运行方式下整体的功率w_cc、热耗率q_cc和气耗率d_cc；

2)从实时数据库中获取与性能修正计算因子相关的机组运行测量数据，计算相关的性能修正计算因子；

3)利用步骤2)的性能修正计算因子对步骤1)中的功率w_cc、热耗率q_cc和气耗率d_cc进行修正计算，得到修正计算后标准ISO工况的功率

热耗率

和气耗率

并存入实时数据库中；

4)将步骤3)的修正计算后标准ISO工况的性能指标数据与所述的其它机组或本机组以往的修正计算后标准ISO工况的性能指标数据进行比较，根据比较结果输出联合循环发电机组的运行调整控制指令。

上述提到的标准ISO工况的性能指标数据即为步骤3)中的标准ISO工况的功率

热耗率和气耗率

所述当时大气环境、运行方式下整体的功率w_cc＝燃气透平功率w_gt-压气机耗功w_cp；

燃气透平功率w_gt＝1000×(GM_air+GM_fuel)×(h₃-h₄)/3600；

式中GM_air为燃烧室的空气摩尔流量，GM_fuel为燃烧室的燃料摩尔流量，h₃为燃气透平进口焓，h₄为燃气透平出口焓；

压气机耗功w_cp＝1000×GM_air×(h₂-h₁)/3600；

式中GM_air为燃烧室的空气摩尔流量，h₁为压气机进口焓，h₂为压气机出口焓。

所述标准ISO工况下的功率：

$w_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=(w_{\mathrm{cc}}-F_{p_f}^w-F_{t_g}^W-F_{p_1}^W)\·\frac{1}{F_t^W\·F_p^W\·F_{\mathrm{\Φ}}^W\·F_f^W\·F_Q^W}\·(1+\frac{F_H^W}{100});$

式中，

为发电机功率因数对联合循环机组功率的影响，

为燃气轮机的燃料天然气温度对联合循环机组功率的影响，

为汽轮机的排汽压力对联合循环机组功率的影响，

为大气温度对联合循环机组功率的影响，

为大气压力对联合循环机组功率的影响，

为大气相对湿度对联合循环机组功率的影响，

为发电机频率对联合循环机组功率的影响，

为燃气轮机的燃料天然气低位发热量对联合循环机组功率的影响，

为机组点火总小时数对联合循环机组功率的影响。

与所述功率w_cc对应的修正计算因子

和

可以表示成以下函数关系：

$F_X^W=a{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^5+b{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^4+c{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^3+d{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^2+e(X-X^{\mathrm{ISO}})+f;$

式中：X分别表示与所述修正计算因子相对应的修正计算因素，X^ISO表示所述修正计算因素对应的标准值，a、b、c、d、e、f是五次多项式的系数。

所述当时大气环境、运行方式下整体的热耗率：

热耗率q_cc＝1000×GM_fuel×Q₁/w_cc；

式中GM_fuel为燃烧室的燃料摩尔流量，Q₁为燃气轮机的燃料天然气的低位发热量，单位为kJ/kg。

所述标准ISO工况下的热耗率：

$q_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=\frac{q_{\mathrm{cc}}\·F_t^q\·F_p^q\·F_{\mathrm{\Φ}}^q\·F_f^q\·F_Q^q}{F_H^q};$

式中

为大气温度对联合循环机组热耗率的影响，

为大气压力对联合循环机组热耗率的影响，

为大气相对湿度对联合循环机组热耗率的影响，为发电机频率对联合循环机组功率的影响，

为燃气轮机的燃料天然气低位发热量对联合循环机组功率的影响，为机组点火总小时数对联合循环机组功率的影响。

与所述热耗率q_cc对应的修正计算因子

和

可以表示成以下函数关系：

$F_Y^q=g{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^5+h{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^4+{i(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^3+j{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^2+k(Y-Y^{\mathrm{ISO}})+1;$

式中：Y分别表示与所述修正计算因子相对应的修正计算因素，Y^ISO表示所述修正计算因素对应的标准值，g、h、i、j、k、l是五次多项式的系数。

所述当时大气环境、运行方式下整体的气耗率d_cc＝q_cc/Q₁×22.4；式中Q₁为燃气轮机的燃料天然气的低位发热量，单位为kJ/kg。

所述标准ISO工况下的气耗率：

$d_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=\frac{q_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}}{Q_1^S}\·22.4;$

式中

为燃气轮机的标准燃料天然气低位发热量。

本发明还提供了一种基于联合循环发电机组的性能指标修正比较方法的调控系统，所述的联合循环发电机组包括：

燃气轮机，所述的燃气轮机带有压气机、燃烧室、与压气机同轴的燃气透平；

用于回收利用燃气轮机排气余热的余热锅炉；

与燃气轮机的压气机、燃气透平同轴的汽轮机；

与燃气轮机的压气机、燃气透平和汽轮机同轴的，并在此轴驱动下发电的发电机；

所述机组运行调整控制系统包括：

发电厂SIS/MIS网络和DCS Highway网络；

与所述DCS Highway网络相连的联合循环发电机组的分布式控制系统DCS，通过测量传感器用于测量各设备的运行参数；

与所述发电厂SIS/MIS网络和DCS Highway网络相连的接口设备，用于转发测量得到的运行参数；

与所述发电厂SIS/MIS网络连接的实时数据库服务器，用于接收并存储来自所述接口设备的运行参数、在线性能计算结果和修正计算到标准ISO工况的性能指标数据；

与所述发电厂SIS/MIS网络连接的计算服务器，用于运行应用服务进行在线性能计算和性能修正计算；

与所述发电厂SIS/MIS网络连接的WEB服务器，用于提供WEB服务，将运行参数、在线性能计算结果和修正计算到标准ISO工况的性能指标数据进行发布；

与所述发电厂SIS/MIS网络连接的显示系统，用于运行控制人员浏览机组的运行参数、在线性能计算结果和修正计算到标准ISO工况的性能指标数据。

显示系统为与所述发电厂SIS/MIS网络连接的总经理浏览器、总工程师浏览器和运行控制人员浏览器。

运行控制人员根据这些性能指标与本机组或其它机组的情况作对比分析评估，进一步通过DCS控制系统对机组进行调整控制，优化运行，提高经济性和安全性。

本发明的有益效果是：通过这种性能指标修正比较方法的计算，扣除了大气环境不同的因素和运行方式不同的因素，得到燃气-蒸汽联合循环发电机组本身“真实”的性能。有利于机组的运行人员掌握燃气-蒸汽联合循环机组本身的性能指标及变化趋势，据此调整控制机组的运行，有利于提高燃气-蒸汽联合循环机组运行的可靠性和经济性。更进一步，工厂管理、运行人员可以在线、实时掌握燃气-蒸汽联合循环发电机组本身“真实”的性能指标，以便进行不同机组间的对比或同一机组自己现在与以往的情况进行比较，以此掌握燃气-蒸汽联合循环发电机组性能指标变化规律，不但可以进行有效地调节和控制，还可以进行科学合理地机组维护和维修。

附图说明

图1为本发明所涉及的燃气-蒸汽联合循环发电机组的结构示意图。

图2为本发明基于联合循环发电机组的性能指标修正比较方法的机组调整控制系统的结构示意图。

图3为本发明联合循环发电机组功率的修正比较方法的流程图。

图4为本发明联合循环发电机组热耗率的修正比较方法的流程图。

具体实施方式

以下参考附图更全面地描述本发明，图上显示本发明的某些实施例，但是并非所有的实施例。实际上，本发明可以以很多不同的形式被体现，不应该把它看作仅限于这里所阐述的实施例；而应该把本发明的实施例看作是为了使本发明公开的内容满足可应用的合法要求而提供的。

下面按照本发明的实施例的系统、方法、设备和计算机程序产品的框图来描述本发明。应当看到，框图的每个方块或框图方块的组合可以分别由计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可以装载到通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理设备中，在这些设备上可以执行程序指令能实施在下面的说明中详细讨论的框图的各方块或框图方块的组合的功能。

作为本发明的部件的应用程序可包括实施某些抽象数据类型，执行某些任务或动作的子程序、程序、部件、数据结构等等。本发明的示例性实施例将参照附图进行描述。

参考图1，燃气-蒸汽联合循环发电机组由燃气轮机、余热锅炉、汽轮机和发电机组成，燃气轮机、汽轮机和发电机联结在一根轴上。其工作过程为新鲜空气经滤网1过滤后，进入压气机2压缩升压，在燃烧室3中与喷入的天然气混合，天然气燃烧放出大量的热量，使燃气的温度迅速升高，炽热的高温、高压的燃气进入燃气透平4膨胀做功，燃气透平4作出的功由轴输出，一方面，驱动压气机2工作，压缩新鲜空气；另一方面，剩余的功由轴输出到发电机5，发出电能，燃气透平4的排气通过排气管排出，完成燃气循环。

燃气透平4的排气通过排气管排出后进入余热锅炉6，把热量传递给进行蒸汽循环的工质水和水蒸气，使它的温度提高，燃气放出热量温度降低后，由烟囱排出到大气中。

在余热锅炉6中，进行蒸汽循环的工质水和水蒸汽吸热后，高温、高压的水蒸汽进入蒸汽轮机的高压缸7，膨胀做功，高压缸7的排汽重新回到余热锅炉6，在余热锅炉6中再热后，进入蒸汽轮机的中压缸8，继续膨胀做功，中压缸8的排汽会同余热锅炉6的低压蒸汽，进入蒸汽轮机的低压缸9，继续膨胀做功，低压缸9的排汽进入凝汽器，重新凝结成凝结水，进行下一个蒸汽循环，汽轮机的高压缸7、中压缸8和低压缸9中作出的功，通过轴传递给发电机5，发出电能。

在本实施例中，尽管说明的是在单轴燃气-蒸汽联合循环机组中使用的在线性能修正计算和评估比较的例子，但是，这个系统和所使用的计算方法也可以应用到其它联合循环机组中。

图2为本发明基于联合循环发电机组的性能指标修正比较方法的机组调整控制系统的结构示意图。燃气-蒸汽联合循环发电机组的运行参数由传感器测量，送入控制系统，发电过程由控制系统控制。接口设备通过网络把DCS中的传感器测量参数和过程控制数据转发给SIS系统，存贮在实时数据库服务器中。SIS系统的性能修正计算、评估比较计算服务器中运行的计算机程序查询实时数据库中的传感器测量参数和过程控制数据，根据数学模型进行燃气-蒸汽联合循环机组性能计算，在此基础上，计算性能指标修正计算因子，进行在线性能修正计算、评估比较计算，然后把计算结果存贮在实时数据库中。并将性能指标修正、比较计算结果，采用图形、曲线、列表等形式由WEB服务器发布，通过浏览器显示评估结果，以便发电厂的运行控制人员及时掌握燃气-蒸汽联合循环发电机组的运行状态，反过来调整控制机组运行。

图3为本发明联合循环发电机组功率的修正比较方法的流程图。

第一步，从实时数据库中获取燃气-蒸汽联合循环发电机组运行的测量数据，计算联合循环机组在当时的大气环境、运行方式下整体的功率w_cc，

功率w_cc＝燃气透平功率w_gt-压气机耗功w_cp；

燃气透平功率w_gt＝1000×(GM_air+GM_fuel)×(h₃-h₄)/3600；

式中GM_air为燃烧室的空气摩尔流量，GM_fuel为燃烧室的燃料摩尔流量，h₃为燃气透平进口焓，h₄为燃气透平出口焓；

压气机耗功w_cp＝1000×GM_air×(h₂-h₁)/3600；

式中GM_air为燃烧室的空气摩尔流量，h₁为压气机进口焓，h₂为压气机出口焓。

第二步，再从实时数据库中获取与性能修正计算因子相关的机组运行测量数据，计算相关的性能修正计算因子：

-发电机功率因数对联合循环机组功率的影响，

-燃气轮机的燃料天然气温度对联合循环机组功率的影响，

-汽轮机的排汽压力对联合循环机组功率的影响，-大气温度对联合循环机组功率的影响，

-大气压力对联合循环机组功率的影响，

-大气相对湿度对联合循环机组功率的影响，

-发电机频率对联合循环机组功率的影响，

-燃气轮机的燃料天然气低位发热量对联合循环机组功率的影响，

-机组点火总小时数对联合循环机组功率的影响；

修正计算因子

和可以表示成以下五次多项式的函数关系：

$F_X^W=a{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^5+b{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^4+c{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^3+d{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^2+e(X-X^{\mathrm{ISO}})+f;$

式中，X分别表示与所述修正计算因子相对应的修正计算因素，X^ISO表示所述修正计算因素对应的标准值，a、b、c、d、e、f是五次多项式的系数。

以修正计算因子

为例，

表示发电机功率因数对联合循环机组功率的影响，此时X代表的是P_f，即X表示在当时的大气环境、运行方式下的发动机功率因素，X^ISO表示发动机功率因素的标准值。同理，其他的修正计算因子均可根据上述函数关系进行计算。

X和X^ISO的值均可从实时数据库中获取，对于不同的机组类型、不同的修正计算因素，系数a、b、c、d、e、f的取值各不相同，通常由机理分析并通过试验方法获取，针对本发明专利所述的机组，一组典型的取值如下表1。

表1五次多项式的系数典型的取值范围

第三步，对功率w_cc进行修正计算，扣除大气环境不同的因素和运行方式的不同的因素，得到修正计算后的标准ISO工况的性能指标；

述标准ISO工况下的功率：

$w_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=(w_{\mathrm{cc}}-F_{p_f}^w-F_{t_g}^W-F_{p_1}^W)\·\frac{1}{F_t^W\·F_p^W\·F_{\mathrm{\Φ}}^W\·F_f^W\·F_Q^W}\·(1+\frac{F_H^W}{100});$

式中，

为发电机功率因数对联合循环机组功率的影响，

为燃气轮机的燃料天然气温度对联合循环机组功率的影响，

为汽轮机的排汽压力对联合循环机组功率的影响，

为大气温度对联合循环机组功率的影响，为大气压力对联合循环机组功率的影响，

为大气相对湿度对联合循环机组功率的影响，

为发电机频率对联合循环机组功率的影响，

为燃气轮机的燃料天然气低位发热量对联合循环机组功率的影响，

为机组点火总小时数对联合循环机组功率的影响。

第四步，从实时数据库中获取其它机组或本机组以往的修正计算后标准ISO工况的功率，与其它机组或本机组以往的修正计算后标准ISO工况的功率进行比较，输出比较结论，根据比较评估结果输出联合循环发电机组的运行调整控制信号，并将本次修正计算后标准ISO工况的功率存入实时数据库中。

图4为本发明联合循环发电机组热耗率的修正比较方法的流程图。

第一步，从实时数据库中获取燃气-蒸汽联合循环发电机组运行的测量数据，计算联合循环机组在当时的大气环境、运行方式下整体的热耗率q_CC；

热耗率q_cc＝1000×GM_fuel×Q₁/w_cc；式中GM_fuel为燃烧室的燃料摩尔流量，Q₁(kJ/kg)为燃气轮机的燃料天然气的低位发热量。

第二步，再从实时数据库中获取与性能修正计算因子相关的机组运行测量数据，计算相关的性能修正计算因子：

-大气温度对联合循环机组热耗率的影响，-大气压力对联合循环机组热耗率的影响，-大气相对湿度对联合循环机组热耗率的影响，

-发电机频率对联合循环机组功率的影响，-燃气轮机的燃料天然气低位发热量对联合循环机组功率的影响，

-机组点火总小时数对联合循环机组功率的影响；

修正计算因子

和

可以表示成以下五次多项式的函数关系： $F_Y^q=g{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^5+h{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^4+{i(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^3+j{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^2+k(Y-Y^{\mathrm{ISO}})+1,$ 式中：Y分别表示与所述修正计算因子相对应的修正计算因素，Y^ISO表示所述修正计算因素对应的标准值，g、h、i、j、k、l是五次多项式的系数。以修正计算因子

为例，

表示大气温度对联合循环机组热耗率的影响，此时Y代表的是t，即Y表示在当时的大气环境、运行方式下的大气温度，Y^ISO表示大气温度的标准值。同理，其他的修正计算因子均可根据上述函数关系进行计算。

Y和Y^ISO的值均可从实时数据库中获取，对于不同的机组类型、不同的修正计算因素，系数g、h、i、j、k、l的取值各不相同，通常由机理分析并通过试验方法获取，针对本发明专利所述的机组，一组典型的取值如下表2。

表2五次多项式的系数典型的取值范围

第三步，对热耗率q_cc进行修正计算，扣除大气环境不同的因素和运行方式的不同的因素，得到修正计算后的标准ISO工况的性能指标；标准ISO工况下的热耗率：

$q_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=\frac{q_{\mathrm{cc}}\·F_t^q\·F_p^q\·F_{\mathrm{\Φ}}^q\·F_f^q\·F_Q^q}{F_H^q};$

式中

为大气温度对联合循环机组热耗率的影响，

为大气压力对联合循环机组热耗率的影响，

为大气相对湿度对联合循环机组热耗率的影响，

为发电机频率对联合循环机组功率的影响，

为燃气轮机的燃料天然气低位发热量对联合循环机组功率的影响，为机组点火总小时数对联合循环机组功率的影响。

第四步，从实时数据库中获取其它机组或本机组以往的修正计算后标准工况的热耗率，与其它机组或本机组以往的修正计算后标准ISO工况的热耗率进行比较，输出比较评估结论，根据比较评估结果输出联合循环发电机组的运行调整控制信号，并将本次修正计算后标准工况的热耗率存入实时数据库中。

本发明联合循环发电机组气耗率的修正计算比较方法的步骤如下：

第一步，从实时数据库中获取燃气-蒸汽联合循环发电机组运行的测量数据，计算联合循环机组在当时的大气环境、运行方式下整体的气耗率d_CC；

气耗率d_cc＝q_cc/Q₁×22.4；式中Q₁为燃气轮机的燃料天然气的低位发热量，单位为kJ/kg。

第二步，对气耗率d_CC进行修正计算，扣除大气环境不同的因素和运行方式的不同的因素，得到修正计算后的标准ISO工况的性能指标；标准ISO工况下的气耗率：

气耗率 $d_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=\frac{q_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}}{Q_1^S}\·22.4;$

式中

为燃气轮机的标准燃料天然气低位发热量。

第三步，从实时数据库中获取其它机组或本机组以往的修正计算后标准工况的气耗率，与其它机组或本机组以往的修正计算后标准ISO工况的气耗率进行比较，输出比较评估结论，根据比较评估结果输出联合循环发电机组的运行调整控制信号，并将本次修正计算后标准工况的气耗率存入实时数据库中。

表3为燃气-蒸汽联合循环机组某一工况下性能指标及经过修正计算后的标准工况的性能指标。

表3燃气-蒸汽联合循环机组某一工况下性能指标及修正性能指标

性能指标名称	单位	值
			燃气-蒸汽联合循环机组整体的热耗率	kJ/kWh	6267.27
燃气-蒸汽联合循环机组整体的功率	MW	403.292
			燃气-蒸汽联合循环机组整体的气耗率	m3/kWh	0.17977
燃气-蒸汽联合循环机组整体的修正计算功率	MW	389.137
			燃气-蒸汽联合循环机组整体的修正计算热耗率	kJ/kWh	6268.52

上表中的修正性能指标是根据本发明的性能指标修正比较方法计算得出的。

Claims (10)

1.一种联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，所述的联合循环发电机组包括：

燃气轮机，所述的燃气轮机带有压气机、燃烧室、与压气机同轴的燃气透平；

用于回收利用燃气轮机排气余热的余热锅炉；

与燃气轮机的压气机、燃气透平同轴的汽轮机；

与燃气轮机的压气机、燃气透平和汽轮机同轴的，并在此轴驱动下发电的发电机；

其特征在于，所述的性能指标修正比较方法包括如下步骤：

1)根据实时数据库中的联合循环发电机组运行的测量数据，计算联合循环机组在当时的大气环境、运行方式下整体的功率w_cc、热耗率q_cc和气耗率d_cc；

2)从实时数据库中获取与性能修正计算因子相关的机组运行测量数据，计算相关的性能修正计算因子；

3)利用步骤2)的性能修正计算因子对步骤1)中的功率w_cc、热耗率q_cc和气耗率d_cc进行修正计算，得到修正计算后标准ISO工况的功率

热耗率和气耗率

并存入实时数据库中；

4)将步骤3)的修正计算后标准ISO工况的性能指标数据与所述的其它机组或本机组以往的修正计算后标准ISO工况的性能指标数据进行比较，根据比较结果输出联合循环发电机组的运行调整控制指令。

2.如权利要求1所述的联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，其特征在于，所述当时大气环境、运行方式下整体的功率w_cc＝燃气透平功率w_gt-压气机耗功w_cp；

燃气透平功率w_gt＝1000×(GM_air+GM_fuel)×(h₃-h₄)/3600；

式中GM_air为燃烧室的空气摩尔流量，GM_fuel为燃烧室的燃料摩尔流量，h₃为燃气透平进口焓，h₄为燃气透平出口焓；

压气机耗功w_cp＝1000×GM_air×(h₂-h₁)/3600；

式中GM_air为燃烧室的空气摩尔流量，h₁为压气机进口焓，h₂为压气机出口焓。

3.如权利要求2所述的联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，其特征在于，所述标准ISO工况下的功率：

$w_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=(w_{\mathrm{cc}}-F_{p_f}^w-F_{t_g}^W-F_{p_1}^W)\·\frac{1}{F_t^W\·F_p^W\·F_{\mathrm{\Φ}}^W\·F_f^W\·F_Q^W}\·(1+\frac{F_H^W}{100});$

式中，

为发电机功率因数对联合循环机组功率的影响，为燃气轮机的燃料天然气温度对联合循环机组功率的影响，

为汽轮机的排汽压力对联合循环机组功率的影响，

为大气温度对联合循环机组功率的影响，

为大气压力对联合循环机组功率的影响，

为大气相对湿度对联合循环机组功率的影响，

为发电机频率对联合循环机组功率的影响，

为燃气轮机的燃料天然气低位发热量对联合循环机组功率的影响，

为机组点火总小时数对联合循环机组功率的影响。

4.如权利要求3所述的联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，其特征在于，与所述功率w_cc对应的修正计算因子

和

可以表示成以下函数关系：

$F_X^W=a{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^5+b{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^4+c{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^3+d{(X-X^{\mathrm{ISO}})}^2+e(X-X^{\mathrm{ISO}})+f;$

式中：X分别表示与所述修正计算因子相对应的修正计算因素，X^ISO表示所述修正计算因素对应的标准值，a、b、c、d、e、f是五次多项式的系数。

5.如权利要求1所述的联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，其特征在于，所述当时大气环境、运行方式下整体的热耗率：

热耗率q_cc＝1000×GM_fuel×Q₁/w_cc；

式中GM_fuel为燃烧室的燃料摩尔流量，Q₁为燃气轮机的燃料天然气的低位发热量，单位为kJ/kg。

6.如权利要求5所述的联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，

其特征在于，所述标准ISO工况下的热耗率：

$q_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=\frac{q_{\mathrm{cc}}\·F_t^q\·F_p^q\·F_{\mathrm{\Φ}}^q\·F_f^q\·F_Q^q}{F_H^q};$

式中：

为大气温度对联合循环机组热耗率的影响，

为大气压力对联合循环机组热耗率的影响，

为大气相对湿度对联合循环机组热耗率的影响，

为发电机频率对联合循环机组功率的影响，

为燃气轮机的燃料天然气低位发热量对联合循环机组功率的影响，为机组点火总小时数对联合循环机组功率的影响。

7.如权利要求6所述的联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，其特征在于，与所述热耗率q_CC对应的修正计算因子

和

可以表示成以下函数关系：

$F_Y^q=g{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^5+h{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^4+{i(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^3+j{(Y-Y^{\mathrm{ISO}})}^2+k(Y-Y^{\mathrm{ISO}})+1;$

式中：Y分别表示与所述修正计算因子相对应的修正计算因素，Y^ISO表示所述修正计算因素对应的标准值，g、h、i、j、k、l是五次多项式的系数。

8.如权利要求6所述的联合循环发电机组的性能指标修正比较方法，其特征在于，所述当时大气环境、运行方式下整体的气耗率d_cc＝q_cc/Q₁×22.4；式中Q₁为燃气轮机的燃料天然气的低位发热量，单位为kJ/kg。

9.如权利要求8所述的燃气-蒸汽联合循环发电机组性能的修正比较方法，其特征在于，所述标准ISO工况下的气耗率：

$d_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}=\frac{q_{\mathrm{cc}}^{\mathrm{ISO}}}{Q_1^S}\·22.4;$

式中

为燃气轮机的标准燃料天然气低位发热量。

10.一种基于联合循环发电机组的性能指标修正比较方法的调控系统，所述的联合循环发电机组包括：

燃气轮机，所述的燃气轮机带有压气机、燃烧室、与压气机同轴的燃气透平；

用于回收利用燃气轮机排气余热的余热锅炉；

与燃气轮机的压气机、燃气透平同轴的汽轮机；

与燃气轮机的压气机、燃气透平和汽轮机同轴的，并在此轴驱动下发电的发电机；

其特征在于，所述机组运行调整控制系统包括：

发电厂SIS/MIS网络和DCS Highway网络；

与所述DCS Highway网络相连的联合循环发电机组的分布式控制系统DCS，通过测量传感器用于测量各设备的运行参数；

与所述发电厂SIS/MIS网络和DCS Highway网络相连的接口设备，用于转发测量得到的运行参数；

与所述发电厂SIS/MIS网络连接的实时数据库服务器，用于接收并存储来自所述接口设备的运行参数、在线性能计算结果和修正计算到标准ISO工况的性能指标数据；

与所述发电厂SIS/MIS网络连接的计算服务器，用于运行应用服务进行在线性能计算和性能修正计算；

与所述发电厂SIS/MIS网络连接的WEB服务器，用于提供WEB服务，将运行参数、在线性能计算结果和修正计算到标准ISO工况的性能指标数据进行发布；

与所述发电厂SIS/MIS网络连接的显示系统，用于运行控制人员浏览机组的运行参数、在线性能计算结果和修正计算到标准ISO工况的性能指标数据。

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