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[摘 要]经济性研究是推广燃气轮机联合循环电站的重要工作，而影响联合循环电站经济性的因素较多，主要有燃气轮机的性能、价格、天然气价格及入网电力价格等，其中最为关键的是燃气轮机性能的影响。鉴于此，文章重点就燃气轮机性能对联合循环电站经济性的影响进行研究分析，以供参考和借鉴。
[关键词]燃气轮机；性能；联合循环电站；经济性
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0012-01
引言
近几年，由于电力需求的改变，电力市场中联合循环燃气轮机在高效与灵活性上遥遥领先，正好满足了社会经济发展的需要。按照燃气轮机的发展态势，其灵活性将得到进一步提高。如果需求持续改变，未来的电力供应，很可能全部改为联合循环。无论如何，由于燃气轮机的灵活性，联合循环机组将在电力生产市场扮演一个重要角色。
1 联合物循环气轮机与燃煤机组可行性对比分析
按照如今市场需求，联合循环大部分时间在部分负荷下运行，在竞争的环境下，混合运行模式的技术经济评估就很重要了。用最佳方式模仿未来电厂最合适的运行，把加权因数应用于合适的运行模式。通过对比传统燃煤汽轮机组与联合循环燃气轮机机组，发电性能和社会经济效益等方面的数据，通过可行性的对比分析，呈现的是大不一样的前景，同时联合循环机组在节能、环保、减排、增效、利润等方面都有显著优势。通过了解我们发现，如今的市场跟以前相比，提出了更多的要求以及更高的性能，可以完成以上大部分要求的聯合循环电厂技术，能够提供最优质的运行灵活性，这样的解决办法可以更好的适应动态电力市场的需求。
2 燃气轮机性能对联合循环电站经济性的影响
由于缺乏燃气轮机维护费用与性能关系的具体数据或经验公式，建议采用“维护费用因子”的方法，即维护费用等于基准值乘以因子。图1中的曲线是其建议的不同性能燃气轮机的维护费用因子的取值，基准取M701F燃气轮机的维护费用因子为1，其它燃气轮机的维护费用是M701F的维护费用乘以因子，采用两种维护费用因子来代表不同的性能与维护费用的关系。因子I代表了不同性能燃气轮机间的维护费用的差别，因子Ⅱ相比因子I是差别更大的情况，这些因子来源于一般的统计数据。对于每个具体情况，由于起动次数、运行模式不同会有差别。
GTPRO软件可以根据用户所定义的燃气轮机的性能参数，给出燃气轮机整机的费用，图2是GTPRO软件给出的所设计的燃气轮机的整机费用。燃气初温为1450℃、压比为19的燃气轮机的整机费用比初温1350℃、压比17时的费用增加3.6%。取M701F联合循环电站每年的固定运行和维护费用为20美元/kW，可变运行和维护费用为0.002美元/kWh。根据以上对燃气轮机维护费用的假设和燃气轮机整机的费用数据，对联合循环电站进行经济性分析。
采用现金流的经济性分析方法，以投资净值回收年和年收益支出比作为结果分析的目标参数。投资净值回收年越短或年收益支出比越大，则联合循环电站的经济性越好。在燃气轮机初温从1250℃提高时，投资净值回收年下降，年收益支出比提高，电站的经济性提高。使用维护费用因子I时，投资净值回收年降幅为8.1%，因子Ⅱ时降幅减少为6.9%，但是当燃气轮机的燃气初温提高到某一值时，也即选用初温更高的燃气轮机时，电站经济性的提高开始变缓或下降，显然经济性的降低是由燃气轮机成本和维护费用增大造成的。
从以上结果看，如果从联合循环电站的经济性考虑，并不是采用初温越高的燃气轮机越好，只有在材料和冷却技术有新的突破时，开发更高燃气初温的燃气轮机才有可能有更好的经济性。另外，使用维护费用因子Ⅱ时，电站经济性转折点的燃气初温低于1450℃，此结果显示维护费用因子Ⅱ所代表的不同性能燃气轮机维护费用间的差别偏大。以上设计的电站的年运行小时数为8100h，而目前我国的联合循环电站主要以调峰为目的，年运行时间低于此水平。频繁的启动和停机会造成电站的维护费用增加，而初温高时，燃气轮机部件的维修和更换费用更高，因而使得较高初温燃气轮机的维护费用与较低初温燃气轮机的差距更大。因此，电站运行时数少时，适宜选择燃气初温较低的燃气轮机。如果在模拟燃气轮机时，保持冷却空气量不变，此时联合循环的性能会好于以上的计算。
天然气价格近几年持续上涨，对联合循环电站的经济性有显著的影响。假设所有选用不同燃气轮机的联合循环电站的投资净值回收年一样，保持其它参数不变，来计算此时的燃气轮机整机的成本。在以上的计算中，天然气的价格取为1.1元/Nm，现在将天然气的价格提高到1.2倍。另外，除了采用燃气轮机维护费用因子I和Ⅱ外，对假设维护费用保持常数的情况也进行了计算。表1中的数据是当燃气轮机的燃气初温从1400℃提高到1450℃时，保持电站的投资净值回收年不变，计算出的燃气轮机整机费用变化的百分数，此百分数越大就表示采用高初温燃气轮机而不降低联合循环电站经济性的空间越大，也即提高燃气轮机初温的同时允许成本增长的空间越大。
从表1可以看出，对因子I而言，在高的燃料价格时，燃气轮机整机的费用增长百分数相对较大，也即燃气轮机初温提高时其成本增长的空间较大，这是由于燃气轮机初温提高使得联合循环电站的发电量增多，得以弥补燃料费用支出的增大，这和在高燃料价格区域宜选用初温较高的燃气轮机是一致的。但是对使维护费用提高更多的因子Ⅱ的情况，燃气轮机整机费用变化为负值，也即当提高燃气轮机初温时，由于维护费用的增加，必须降低燃气轮机的成本以保持联合循环电站的经济性，并且燃料价格高时，降低的幅度必须更大。
结束语
综上所述，开发更高性能的燃气轮机是制造商不断努力的方向，但必须与新材料、新技术的开发和降低维护费用相结合。本文所采用的燃气轮机维护费用因子法，对缺乏具体维护费用数据或未来电站运行状况不确定时，为计算电站的经济性提供了一种方法。
参考文献
[1]张莉娜.基于热管型溴化锂制冷的燃机进气冷却技术研究[D].华北电力大学（河北），2010.
[关键词]燃气轮机；性能；联合循环电站；经济性
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0012-01
引言
近几年，由于电力需求的改变，电力市场中联合循环燃气轮机在高效与灵活性上遥遥领先，正好满足了社会经济发展的需要。按照燃气轮机的发展态势，其灵活性将得到进一步提高。如果需求持续改变，未来的电力供应，很可能全部改为联合循环。无论如何，由于燃气轮机的灵活性，联合循环机组将在电力生产市场扮演一个重要角色。
1 联合物循环气轮机与燃煤机组可行性对比分析
按照如今市场需求，联合循环大部分时间在部分负荷下运行，在竞争的环境下，混合运行模式的技术经济评估就很重要了。用最佳方式模仿未来电厂最合适的运行，把加权因数应用于合适的运行模式。通过对比传统燃煤汽轮机组与联合循环燃气轮机机组，发电性能和社会经济效益等方面的数据，通过可行性的对比分析，呈现的是大不一样的前景，同时联合循环机组在节能、环保、减排、增效、利润等方面都有显著优势。通过了解我们发现，如今的市场跟以前相比，提出了更多的要求以及更高的性能，可以完成以上大部分要求的聯合循环电厂技术，能够提供最优质的运行灵活性，这样的解决办法可以更好的适应动态电力市场的需求。
2 燃气轮机性能对联合循环电站经济性的影响
由于缺乏燃气轮机维护费用与性能关系的具体数据或经验公式，建议采用“维护费用因子”的方法，即维护费用等于基准值乘以因子。图1中的曲线是其建议的不同性能燃气轮机的维护费用因子的取值，基准取M701F燃气轮机的维护费用因子为1，其它燃气轮机的维护费用是M701F的维护费用乘以因子，采用两种维护费用因子来代表不同的性能与维护费用的关系。因子I代表了不同性能燃气轮机间的维护费用的差别，因子Ⅱ相比因子I是差别更大的情况，这些因子来源于一般的统计数据。对于每个具体情况，由于起动次数、运行模式不同会有差别。
GTPRO软件可以根据用户所定义的燃气轮机的性能参数，给出燃气轮机整机的费用，图2是GTPRO软件给出的所设计的燃气轮机的整机费用。燃气初温为1450℃、压比为19的燃气轮机的整机费用比初温1350℃、压比17时的费用增加3.6%。取M701F联合循环电站每年的固定运行和维护费用为20美元/kW，可变运行和维护费用为0.002美元/kWh。根据以上对燃气轮机维护费用的假设和燃气轮机整机的费用数据，对联合循环电站进行经济性分析。
采用现金流的经济性分析方法，以投资净值回收年和年收益支出比作为结果分析的目标参数。投资净值回收年越短或年收益支出比越大，则联合循环电站的经济性越好。在燃气轮机初温从1250℃提高时，投资净值回收年下降，年收益支出比提高，电站的经济性提高。使用维护费用因子I时，投资净值回收年降幅为8.1%，因子Ⅱ时降幅减少为6.9%，但是当燃气轮机的燃气初温提高到某一值时，也即选用初温更高的燃气轮机时，电站经济性的提高开始变缓或下降，显然经济性的降低是由燃气轮机成本和维护费用增大造成的。
从以上结果看，如果从联合循环电站的经济性考虑，并不是采用初温越高的燃气轮机越好，只有在材料和冷却技术有新的突破时，开发更高燃气初温的燃气轮机才有可能有更好的经济性。另外，使用维护费用因子Ⅱ时，电站经济性转折点的燃气初温低于1450℃，此结果显示维护费用因子Ⅱ所代表的不同性能燃气轮机维护费用间的差别偏大。以上设计的电站的年运行小时数为8100h，而目前我国的联合循环电站主要以调峰为目的，年运行时间低于此水平。频繁的启动和停机会造成电站的维护费用增加，而初温高时，燃气轮机部件的维修和更换费用更高，因而使得较高初温燃气轮机的维护费用与较低初温燃气轮机的差距更大。因此，电站运行时数少时，适宜选择燃气初温较低的燃气轮机。如果在模拟燃气轮机时，保持冷却空气量不变，此时联合循环的性能会好于以上的计算。
天然气价格近几年持续上涨，对联合循环电站的经济性有显著的影响。假设所有选用不同燃气轮机的联合循环电站的投资净值回收年一样，保持其它参数不变，来计算此时的燃气轮机整机的成本。在以上的计算中，天然气的价格取为1.1元/Nm，现在将天然气的价格提高到1.2倍。另外，除了采用燃气轮机维护费用因子I和Ⅱ外，对假设维护费用保持常数的情况也进行了计算。表1中的数据是当燃气轮机的燃气初温从1400℃提高到1450℃时，保持电站的投资净值回收年不变，计算出的燃气轮机整机费用变化的百分数，此百分数越大就表示采用高初温燃气轮机而不降低联合循环电站经济性的空间越大，也即提高燃气轮机初温的同时允许成本增长的空间越大。
从表1可以看出，对因子I而言，在高的燃料价格时，燃气轮机整机的费用增长百分数相对较大，也即燃气轮机初温提高时其成本增长的空间较大，这是由于燃气轮机初温提高使得联合循环电站的发电量增多，得以弥补燃料费用支出的增大，这和在高燃料价格区域宜选用初温较高的燃气轮机是一致的。但是对使维护费用提高更多的因子Ⅱ的情况，燃气轮机整机费用变化为负值，也即当提高燃气轮机初温时，由于维护费用的增加，必须降低燃气轮机的成本以保持联合循环电站的经济性，并且燃料价格高时，降低的幅度必须更大。
结束语
综上所述，开发更高性能的燃气轮机是制造商不断努力的方向，但必须与新材料、新技术的开发和降低维护费用相结合。本文所采用的燃气轮机维护费用因子法，对缺乏具体维护费用数据或未来电站运行状况不确定时，为计算电站的经济性提供了一种方法。
参考文献
[1]张莉娜.基于热管型溴化锂制冷的燃机进气冷却技术研究[D].华北电力大学（河北），2010.