燃气蒸汽联合循环机组热经济学H&S方法建模及性能评估

摘要

与传统燃煤机组相比，燃气蒸汽联合循环发电机组实现了能源清洁、高效、梯级利用，有利于电力工业绿色和谐发展，已经成为研究的重点。热经济学是一门将热力学与经济学相结合的学科，能够分析机组及各组件成本形成过程、确定机组优化方向，从而实现优化设计和运行、多方面提高机组效益的目的。本文以 S109FA燃气-蒸汽联合循环机组为对象，运用热经济学结构理论方法对机组进行了热经济学分析与评价。
　　首先，本文总结了热经济学中基本的重要概念，按照组件的生产功能对组件进行了重新划分，总结了以?为基础的能量集成度的概念和几种情况，分析了其与系统集成度的关系；并详细地分析了非能量成本的组成和具体计算/分摊方法。
　　其次，考证了热经济学中负熵概念的来源及意义，理清了燃气蒸汽联合循环机组中两个热力循环中负熵生产和消耗的等量关系式。并且基于传统的E&S模型，计算了各个组件的负熵消耗量、所占比例、单位?产品的负熵消耗量和单位负熵成本，将考虑了布雷登循环的方法与未考虑布雷登循环的方法做了对比。
　　进一步地，建立了一种基于H&S模型的热经济学分析和评价模型，定义了生产效率的概念；H&S模型较好地解决E&S模型中耗散组件生产效率与热力学存在的矛盾，亦能公正地评价透平及泵等具有单一产品的生产性组件的性能。并且，从不同的角度对热经济学H&S模型的合理性以及模型准确性进行了验证，并从外部燃料（天然气）价格和非能量成本增长（10％到50%）两个方面分析其对各个组件的热经济学成本的影响。
　　最后，提出耗散成本的概念，并将热经济学成本重新划分为焓能成本、耗散成本、负熵成本和非能量成本四个部分。基于以上的分析，提出了改进于?经济学因子的新的性能评价指标——非能量因子，结合相对成本差指标，对燃气蒸汽联合循环进行了评价，得到了合理的结果，给出了主要组件的改进方向。