燃氣發電機組能效指標修正與對標管理分析

許仕淵 李福

Abstract： In order to improve the correction level of energy efficiency index of gas generator set and improve its benchmarking management system， this paper starts from the establishment of benchmarking system of energy efficiency index of gas generator set， and puts forward enterprise benchmarking management strategy by analyzing the existing problems in benchmarking management of gas power generation enterprises. Energy efficiency benchmarking boundary factor modification is also described in environmental temperature， fuel composition， load rate and other aspects.

關鍵詞： 燃氣發電機組;對標管理;能效指標;邊界因素

Key words： gas generator set;benchmarking management;energy efficiency index;boundary factors

中圖分類號：TM314 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0212-03

0 ?引言

隨著時代的發展，社會對于能源管理以及生活環境的可持續發展也愈加重視。在我國目前的高耗能企業運行之中，能效指標對標是一個受到廣泛歡迎的節能管理方法，但其在我國燃氣發電企業中的應用仍存在著一些問題，基于此，需要相關部門與企業正視能效指標對標管理中存在的問題，并深入落實解決。

1 ?能效指標對標體系的建立

由于燃氣發電企業具備一定的自身特殊性，所以在燃氣發電機組中存在的能效指標相較于其他行業來說是偏多的，在對標管理中，應該選擇能夠反映出燃氣發電機組能源利用量以及能源消耗量、機組主機的耗能水平、主系統和主設備運行狀況是否良好的關鍵性指標，并根據以上的三項指標來建立一個完善的能效指標對標體系。第一層級的指標代表的是燃氣發電機組供電時，所需要消耗的標準氣耗，主要是用來反映整個燃氣發電機組的能耗水平。第二層級的指標包括燃氣輪機效率、汽輪機熱耗、發電廠用電率等多個對燃氣發電機組正常供電所產生的能耗有著直接影響的指標。第三層級與第二層及關聯度較大，第三層級中所包括的凝汽器真空度、余熱鍋爐運行、輔機耗電率等多項指標都是能夠對第二層級中指標產生直接影響的[1]。

2 ?燃氣發電企業對標管理存在的問題

在燃氣發電企業中，由于經驗不足、對標企業的數量較少和政策不穩定等原因，很容易發生問題，進而影響燃氣發電企業的發展。

2.1 指標選取涵蓋不全

在燃氣發電企業中，經常出現指標選取涵蓋不全的問題，因此很難清晰地顯示出企業生產運營的全部情況。在進行指標的選取工作時，為了更加快速方便地進行對標工作，企業會在滿足生產經營過程平衡的基礎上，選取更加合適的易量化考核指標和燃機專用指標，再進行二者的對標，在此過程中，很少會進行非量化指標的選取和對標，一定程度上影響了企業的發展和實際效益。

2.2 對標企業范圍受限

在進行燃氣發電企業的對標中，還容易出現對標企業廣度不足、范圍受限的問題，影響企業的發展。在燃氣發電企業中，燃氣機組一次只能發送2%-3%的電量，企業中存在的發電機組數量不足，因此很難選擇相應的對標企業。同一政策區域可選擇的目標企業較少，很難進行對標。在燃氣發電企業的對標中，對標過程只是簡單進行同機型機組的指標對比，很少進行機組狀況、維護成本和邊際條件等相關發電機組情況的了解和分析，使對標的廣度和深度都難以達到標準，進而影響對標的效率。

2.3 對標結果對企業經營效果改善有限

在燃氣發電企業中，主要是通過氣、電政策和機組運行方式進行利益的獲取，在目前的燃氣發電企業中，通過對發電量、綜合廠用電率、單位邊際利潤、發電水耗、氣耗和EOH的貢獻率的選用，可以良好地對企業的發電能力、節能降耗水平和盈利能力等對標結果進行了解，通過以上對標結果可以加強對企業的內部經營管理模式和管理方式進行指導，不斷優化運行方式，但考慮到相關氣電價格和機組運行方式等方面的情況，很難良好地進行對標工作，無法促進企業經營的改善，具有一定程度的局限性[2]。

2.4 節能減排的指標體系不夠完善

在我國的燃氣發電廠中，存在著一種“安全火炬”這種匯聚日夜不停地燃燒著，目的就是為了將發電廠所排出的可燃氣體燃燒掉。雖然這種方式能夠幫助燃氣發電廠排出廢氣，但這種氣體經過燃燒后，會在大氣中產生很多其他氣體，經過一段時間的蔓延和沉積，會對環境造成嚴重的污染甚至會危害人類的身體健康。燃氣發電企業的指標體系中還存在著特性指標不充分的問題，導致其很難適應清潔能源發電的崛起。除此之外，在燃氣發電企業中，還存在著過度重視設備管理和運行技術方面、不在意企業制度和員工管理等問題，影響燃氣發電企業標管理工作的正常進行，因此企業應該對相關問題進行解決，提升自身對標管理體系的優勢，促進價值的提升。

3 ?燃氣發電企業對標管理策略

3.1 爭取外部政策

在目前看來，燃氣發電這一技術在使用之中能夠做到節能環保、使用高效，但是現如今的市場之中，燃氣價格和用電價格收費標準都比較低，長此以往下去，燃氣發電企業一定是入不敷出。其次，將目前燃氣發電企業面臨的市場狀況向上級申報，向其爭取對于燃氣發電企業有利的政策補貼，同時可以申請提高用電企業的基礎用電量，并在合理范圍內適當調整電價，是燃氣發電企業能夠更順利地運行?；诖耍紫刃枰魅細獍l電企業能夠實現相互之間的和諧發展，減少通行內部競爭，明確彼此之間的共同利益，共同向國家申請有利政策，以實現燃氣發電企業的長足發展。最后，企業要加強自身獲取信息的速度與能力，在日常工作之中要積極與中石油公司、國家電網做溝通與交流，使燃氣發電公司能夠進一步節省成本，且要對天然氣供需進行實時關注，才能夠保證燃氣發電企業將自身利益最大化，實現燃氣發電技術的可持續發展[3]。

3.2 擴大對標范圍

燃氣發電企業應該致力于實現自身企業全面發展，并完善自身對標管理體系。在企業現有對標管理體系中更多的是技術性指標，為實現企業全面發展，企業應該在對標管理體系中添加一些與企業未來發展息息相關的指標，比如，企業轉型發展、創新指標、經營指標等多項指標，且在選擇時應該偏向于選擇一些能夠增加公司盈利額的指標，如機組的負荷率等，在燃氣發電企業發展的過程之中，完善的對標體系建立是非常重要的，而將影響企業未來發展的各個環節重要指標都添加進對標管理體系中，才能使對標管理體系實現對企業的引導，進而實現燃氣發電企業的長足發展[4]。

4 ?能效對標邊界因素修正

4.1 能效對標邊界因素修正的意義

燃氣發電機組的運行相對是一個比較復雜且龐大的工程，在運行過程之中會存在調峰運行或連續運行兩種機組運行模式，且燃氣發電機組比較容易受到外部環境的影響，同時也因為在機組運行過程中，無法避免外界環境因素對其產生影響，這樣就會使得能效指標對標的結果并不具備準確性及合理性，基于此，需要企業能夠實現對于這些邊界影響因素的及時修正，才能夠保證燃氣發電機組更好地投入使用。

4.2 環境溫度修正

針對于其他因素來說，環境溫度這一因素對燃氣發電機組運行影響是最大的。由于受環境溫度所影響的三個因素較為復雜，首先，外界環境溫度的變化會使燃氣輪機的運行強度及運行效率造成較為嚴重的影響。其次，隨著外界溫度的變化，燃氣輪機中所排出的煙的溫度也會隨之發生變化，排煙溫度的變化會影響到預熱鍋爐的蒸汽參數，最終導致燃氣發電機組的運行效率大大下降。最后，外界環境溫度變化，會使燃氣發電機組中的冷卻水溫度發生改變，冷卻水的溫度變化會使得機組內的凝汽器真空度發生一定程度的變化，這一變化過程同樣會對燃氣發電機組工作效率產生較為嚴重的影響。所以在修正過程中很難應用傳統方式實現目標，為實現這一目標只能應用熱力學仿真軟件來進行進一步的計算與分析。例如，在某次針對于環境溫度對燃氣發電機組工作效率的影響這一實驗中，分別利用了GE公司、三菱公司、西門子公司，三家公司的熱力學仿真軟件進行實現，將三種軟件設定在同一工況之下，然后將不同溫度下的燃氣發電機組工作狀態記錄下來，得到最終的供電氣耗修正系數。通過氣耗系數可以很明顯看出在8℃以下、11-22℃之間、22-45℃之間的溫度之下，修正系數的計算差值處于最小狀態。基于此就可以計算出燃氣發電機組處于不同的季節中時，該季節所占全年發電量的比例，進而確定環境溫度對燃氣發電機組能耗的綜合影響。

4.3 燃料成分修正

燃料是燃氣發電中必不可少的因素，沒有燃料，燃氣發電機組也就無法投入使用，所以燃料的成分變化會對燃氣發電機組的正常運行產生非常重要的影響。由于我國的天然氣資源來源渠道眾多，天然氣來源不同，自然在成分上也會有一些細微的偏差，而這些燃料中的偏差會影響燃氣發電機組的燃氣透平以及壓氣機的正常運行性能，因此，為實現燃氣發電機組高效率運行，在能效指標對標中將燃料成分影響做出細致計算是具有必要性的。例如，根據某次針對燃料成分對燃氣發電機組工作影響的實驗中，使用同樣的燃氣發電機組設備進行正常發電作業，但在機組運行燃料的選擇上選用了不同來源和成分的天然氣進行使用。在天然氣含量不同的情況之下計算出了不同的燃氣發電熱耗修正系數?；诖?，就能夠實現對不同成分的燃料都能夠形成計算，進而可以使能效指標對標更具備準確性以及合理性，推動燃氣發電機組運行質量[5]。

4.4 負荷率修正

在燃氣發電機組正常工作之中，電網調峰這一過程中燃氣輪機的參與度很高，而影響燃氣輪機運行性能的關鍵性因素就是機組負荷率的變化，負荷率的變化還會進一步導致燃氣輪機的排氣參數隨之發生變化，最終會導致燃氣發電機組原本所具有的經濟優勢逐步喪失，嚴重影響了燃氣發電企業的未來發展，例如，在進行負荷率變化對能效指標對標產生影響的實驗中，所采用的獲取負荷率修正系數的實驗方法是對燃氣發電機組正常運行狀態下的數據進行集中分析，總共選取了28臺燃氣發電機組，其中16臺是F級燃氣發電機組，另外12臺為E級發電機組，通過對這28臺發電機組數據進行了近兩年的數據統計，最終得到了在不同負荷率狀態之下，F級燃氣發電機組和E級燃氣發電機組的不同機組修成系數的函數。函數的導出實現了對于燃氣發電機組負荷率的修正，進一步推動了燃氣發電企業的迅速發展（如圖1）。

4.5 機組啟停機次數修正

通過對燃氣發電機組的日常數據調查可以發現，為了能夠盡可能地滿足城市電網需求，燃氣發電企業經常會將燃氣發電機組頻繁開啟或關閉，且同時還發現越是在經濟發展較為發達的一線城市，這種頻繁啟停的現象越明顯。

頻繁啟停機組設備之所以會對設備運行產生影響，是因為它能夠影響機組發電廠中的用電率，來影響整個供電系統的能耗。因此，在進行機組啟停機次數的修正系數計算之前要先明確頻繁啟停設備對企業用電率的影響如何，而機組啟停機次數的修正系數也如負荷率修正系數計算方法相同，都是通過對設備的運行數據進行集中分析而得來的。如圖2所示，在實驗中，可以將燃氣發電機組設備的啟停次數與企業用電率繪制成變化圖，然后根據其變化，來得到啟停機次數修正系數。在該次試驗中，通過對1年內機組設備數據進行分析后發現，400MW與200MW兩個層級所得修正系數不同，同時還分析出，燃氣發電企業中用電率每增加1%，燃氣發電機組設備的能耗就會隨之增加1%。

4.6 冷卻方式修正

如表1所示，在我國的燃氣發電企業之中，對于燃氣發電機組設備的冷卻工作還是較為重視的。燃氣發電機組系統所提供的冷卻方式有兩個，第一是直流冷卻，第二是循環冷卻，這兩種冷卻方式都能夠實現對于燃氣發電設備的冷卻工作，其中的循環冷卻方式也包含兩種，分別是自然通風塔冷卻和機械通風塔冷卻兩種冷卻形式。在冷卻方式修正系數計算地過程中，需要明確的設備數據為，水泵進水口中心線到凝汽器入水口中心線的垂直距離、設備耗電率、水泵耗電率，通過這三項數據的獲得能夠計算出準確有效的修正系數，實現對于冷卻方式的修正，進而實現燃氣發電企業高速發展[6]。

4.7 燃氣供給穩定性修正

我國燃氣發電企業供給穩定性方面還有待加強，為解決這一問題，我國燃氣發電企業可以借鑒德國TGE海事公司的成功經驗。據了解，該公司在為液化天然氣動力船提供天然氣供應系統，其主要目標是將液化天然氣在合適的溫度和壓強之下轉變為能夠為發動機提供動力的燃氣，以保證船只的正常運行。該公司的燃氣發電技術能夠保證供給穩定，其經驗值得借鑒。

5 ?能效指標對標管理系統開發

在能效指標對標管理系統的深入落實過程之中，信息化平臺建設符合當前新時代背景，進而受到了燃氣發電企業的廣泛歡迎。在某E級燃氣發電企業中，就將數字化能效指標對標管理系統平臺建設落實到了實際應用之中，最終實現了企業中綜合能效指標與企業關鍵運行小指標之間的縱向數據對標及分析，還實現了企業中綜合能效指標與運行小指標之間的橫向、縱向對標。在這一對標系統建立之前，該企業將系統中所有涉及到的數據都進行了預計算和預處理，其中包括該企業整體用電率。負荷率、凝汽器真空度、發電能耗等多項數據。數字化能效指標對標管理平臺的使用，使得該企業的對標管理有了顯著的提升，企業內燃氣發電機組設備的工作效率也實現了提升。

6 ?結束語

綜上所述，燃氣發電指標的能效指標對標管理，對燃氣發電企業未來發展有著重要意義，這一管理手段能夠實現對企業機組設備運行中過程存在的問題進行統一管理，通過對負荷率、供熱。冷卻方式的修正系數計算，能夠實現對標管理系的進一步完善，進而使得對標管理體系更具實用性，最終促進燃氣發電企業的可持續發展。

參考文獻：

[1]朱亞迪，李琛，謝大幸，徐婷婷.燃氣發電機組能效指標修正及對標管理[J].華電技術，2020，42（05）：37-42.

[2]徐寧，朱亞迪，徐婷婷.燃氣發電主要能耗對標方法研究與應用[J].燃氣輪機技術，2019.01.008.

[3]葛香東.天然氣發電企業經營決策管理系統的研究與實踐[J].管理觀察，2019（34）：22-23.

[4]劉炳含.基于大數據技術的電站機組節能優化研究[D].華北電力大學（北京），2019.

[5]科學規范對標改進持續提升設備管理水平[J].電力設備管理，2019（03）：109-114.

[6]王鵬凱.基于燃氣電廠的對標綜合評價及敏感性分析研究及應用[D].華北電力大學（北京），2019.