H级燃气轮机掺氢发电技术应用现状及关键问题分析

【目的】作为新型电力系统的重要支撑,燃氢燃气轮机有助于降低碳排放,有利于电网调峰,是全球未来战略性新兴产业科技创新领域的焦点。燃气轮机掺氢发电技术从示范走向商业化面临诸多关键问题,亟待解决。【方法】以H级燃气轮机为研究对象,介绍了国内外燃气轮机掺氢发电的战略规划和示范项目,对比了主要燃气轮机厂商H级燃气轮机的技术路线。从氢气来源、系统改造、排放影响以及掺氢发电成本4个方面对未来燃气轮机掺氢发电技术的规模化应用进行分析并提出建议。【结果】可再生能源电解水制氢将是燃气轮机掺氢发电的主要氢气来源;开发适配掺氢不稳定燃烧的新型干式低氮氧化物燃烧器将是未来掺氢燃气轮机系统改造的重点方向;掺氢比例越高,CO_(2)减排量越大,但NOx排放量呈上升趋势,并有超标风险;未来掺氢发电成本可降至天然气发电成本的同等水平。【结论】随着大规模可再生能源制氢成本的降低、碳税的实施以及掺氢发电技术的成熟,燃气轮机掺氢发电将逐步进入规模化应用。

最新H级燃气轮机发展现状

通过调研国内外最新的H级燃气轮机发展动态,总结概况了目前通用电气、西门子和三菱公司最新H级燃气轮机的发展历史、研究进展、技术特点及应用情况等,为我国新上大型天然气发电项目提供参考。

H级燃气轮机直流余热锅炉给水控制策略的研究与应用

针对配置直流余热锅炉的燃气轮机组,设计了一套全新的锅炉给水控制系统。有别于常规燃煤直流锅炉的给水控制策略,根据燃气轮机特性引入了排烟温度作为修正量,通过调整给水流量设定值的阻尼系数匹配余热锅炉的运行工况,同时在过热度控制中增加了自适应回路,防止余热锅炉转回湿态运行。针对燃气轮机组昼启夜停的特点,设计了停机上水换热模式,可以缩短余热锅炉重新启动的时间。

H级重型燃气轮机的最新发展概况

通过调研国内外最新的H级重型燃气轮机发展动态,总结概括了目前通用电气,西门子和三菱日立公司最新H级燃气轮机发展简况、研发进展、技术特点及应用情况等,为我国新上大型天然气发电项目提供参考。

H级重型燃气轮机建模与动态仿真

采用面向对象的模块化建模方法,建立了一种非线性的H级单轴重型燃气轮机动态仿真模型.为了提高仿真精度,考虑了燃气组分变化和比热容变化对模型精度的影响.通过在Simulink平台上的仿真实验,探讨了外界扰动下H级重型燃气轮机的动态特性以及转子转动惯量对燃气轮机动态特性的影响.结果表明:额定工况下运行的燃气轮机负荷扰动越大,转速和燃料量的超调量越大,但不同负荷扰动过程的调整时间几乎相等;当环境温度升高时,转子转速先上升后下降,燃料量则先下降后上升,稳态时透平排气质量流量减少,排气温度略有上升.在燃气轮机甩负荷过程中,转子的转动惯量越小,转速和燃料量的超调量越大,调整时间越短;转子的转动惯量越大,对负荷扰动的鲁棒性越强;燃气轮机的转轴布置存在最佳方案,采用带3S离合器的单轴布置方案时,燃气轮机的动态特性较好,系统的稳定性较强.

燃气轮机动态仿真及排放特性研究

建立了H级重型燃气轮机动态仿真模型,探究了负荷和环境温度扰动下机组的动态响应特性以及不同停留时间下燃烧污染物的排放特性。结果表明:所建立的机组模型能够正确模拟不同扰动下燃气轮机的参数响应过程,且具有较好的稳定性;环境温度升高时,为防止燃气轮机超温,控制系统通过降低燃气轮机输出功来保证系统的安全运行,稳态时透平进出口温度虽有上升,但在安全范围内;随着燃烧温度升高,NOx生成量逐渐增加,在一定温度范围内,两者呈指数关系变化,而CO的生成量则有所下降;随着停留时间的增大,NOx生成量逐渐增加,CO生成量则相反。