Επεξήγηση της απόδοσης αεριοστροβίλων: θερμική κατανάλωση, ισχύς εξόδου και συνθήκες εγκατάστασης

Η ονομαστική ισχύς μιας αεριοστροβίλου αποτελεί μόνο ένα σημείο εκκίνησης για την αξιολόγηση ενός έργου. Η πιο χρήσιμη σύγκριση είναι το πόση καθαρή ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να παρέχει ο σταθμός στις απαιτούμενες συνθήκες της τοποθεσίας, πόσο καύσιμο καταναλώνει για να το πετύχει και αν μπορεί να διατηρεί αυτή την απόδοση σε όλο το αναμενόμενο εύρος λειτουργίας. Μια μηχανή με υψηλότερη ονομαστική ισχύ μπορεί να αποδίδει λιγότερη αξιοποιήσιμη ισχύ από την αναμενόμενη σε μια ζεστή ημέρα ή να καταναλώνει περισσότερο καύσιμο όταν λειτουργεί κάτω από το πλήρες φορτίο.

Επομένως, ο ειδικός ρυθμός θερμότητας, η ηλεκτρική ισχύς και οι συνθήκες της τοποθεσίας πρέπει να αξιολογούνται από κοινού. Κάθε μέγεθος εξαρτάται από ένα καθορισμένο σύνολο ορίων και παραδοχών, οι οποίες πρέπει να είναι κοινές για να είναι δυνατή η σύγκριση ανταγωνιστικών προσφορών.

Τι δείχνει ο ειδικός ρυθμός θερμότητας για την κατανάλωση καυσίμου

Ο ειδικός ρυθμός θερμότητας εκφράζει την ενέργεια καυσίμου που παρέχεται σε έναν σταθμό για κάθε μονάδα παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Συνήθως εκφράζεται σε kJ/kWh ή Btu/kWh. Χαμηλότερος ειδικός ρυθμός θερμότητας σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερη ενέργεια καυσίμου για την παραγωγή της ίδιας ηλεκτρικής ισχύος στις καθορισμένες συνθήκες.

Η σχέση μεταξύ ειδικού ρυθμού θερμότητας και απόδοσης είναι άμεση όταν και τα δύο μεγέθη βασίζονται στην ίδια ενεργειακή βάση και στα ίδια όρια του σταθμού. Με βάση kJ/kWh, η ηλεκτρική απόδοση ισούται με 3.600 διαιρεμένο με τον ειδικό ρυθμό θερμότητας. Ο υπολογισμός αυτός είναι χρήσιμος μόνο εφόσον τα μεγέθη αφορούν την ίδια εισροή καυσίμου και το ίδιο σημείο μέτρησης της ηλεκτρικής ισχύος.

Δύο διακρίσεις συχνά αλλάζουν τη σύγκριση:

• Μικτή έναντι καθαρής ισχύος εξόδου: Η μικτή ισχύς μετράται στους ακροδέκτες της γεννήτριας. Η καθαρή ισχύς προκύπτει αφαιρώντας την ηλεκτρική ισχύ που καταναλώνουν τα βοηθητικά συστήματα εντός των συμφωνημένων ορίων του σταθμού. Ο καθαρός ειδικός ρυθμός θερμότητας είναι συνήθως υψηλότερος από τον μικτό, επειδή χρησιμοποιεί ως παρονομαστή τη μικρότερη καθαρή ισχύ.
• Κατώτερη έναντι ανώτερης θερμογόνου δύναμης: Η κατώτερη θερμογόνος δύναμη (LHV) δεν περιλαμβάνει την ανακτήσιμη θερμότητα που σχετίζεται με τη συμπύκνωση του νερού στα προϊόντα καύσης, ενώ η ανώτερη θερμογόνος δύναμη (HHV) την περιλαμβάνει. Για την ίδια παροχή καυσίμου και ηλεκτρική ισχύ εξόδου, ο ειδικός ρυθμός θερμότητας με βάση την HHV θα είναι υψηλότερος. Η σύγκριση μιας τιμής LHV με μια τιμή HHV χωρίς μετατροπή μπορεί να κάνει μια προσφορά να φαίνεται αποδοτικότερη από ό,τι είναι.

Ελέγξτε επίσης αν η αναγραφόμενη τιμή αφορά μόνο την αεριοστρόβιλο ή ολόκληρο τον σταθμό. Σε έναν σταθμό συνδυασμένου κύκλου, η θερμότητα των καυσαερίων του στροβίλου χρησιμοποιείται για την παραγωγή πρόσθετης ισχύος, επομένως ο ειδικός ρυθμός θερμότητας του σταθμού δεν είναι άμεσα συγκρίσιμος με εκείνον μιας μονάδας απλού κύκλου.

Η ονομαστική ισχύς δεν είναι απαραίτητα η ισχύς στις συνθήκες της τοποθεσίας

Οι κατασκευαστές δημοσιεύουν συνήθως στοιχεία απόδοσης για καθορισμένες συνθήκες αναφοράς. Αυτά τα στοιχεία είναι χρήσιμα για μια αρχική αξιολόγηση, αλλά δεν υποκαθιστούν έναν υπολογισμό απόδοσης ειδικά για την τοποθεσία. Οι συνθήκες του αέρα εισόδου, οι απώλειες πίεσης, οι ιδιότητες του καυσίμου και τα όρια λειτουργίας επηρεάζουν τη διαθέσιμη ισχύ στην τοποθεσία του έργου.

Για μια υποχρέωση παροχής ισχύος, καθορίστε την απαιτούμενη ισχύ στο σημείο παράδοσης και όχι μόνο στους ακροδέκτες της γεννήτριας. Η διαφορά μπορεί να περιλαμβάνει τα βοηθητικά φορτία του σταθμού, τις απώλειες μετασχηματιστή και άλλα φορτία εντός των συμφωνημένων ορίων. Η προσφορά θα πρέπει να προσδιορίζει ποια από αυτά περιλαμβάνονται και ποια εξαιρούνται από τον υπολογισμό.

Σημασία έχει επίσης το σημείο λειτουργίας. Ένας σταθμός σχεδιασμένος με βάση τη μέση ετήσια θερμοκρασία μπορεί να μην καλύπτει τη ζήτηση όταν αυτή κορυφώνεται σε θερμότερες συνθήκες. Αντίστροφα, η διαστασιολόγηση αποκλειστικά για τις δυσμενέστερες συνθήκες μπορεί να οδηγήσει σε εξοπλισμό που λειτουργεί μεγάλο μέρος της ζωής του σε μη αποδοτικό μερικό φορτίο. Η απόφαση εξαρτάται από την απαιτούμενη ισχύ, τις συνέπειες τυχόν ελλείμματος και τις αναμενόμενες ώρες λειτουργίας σε κάθε φορτίο.

Πώς οι συνθήκες της τοποθεσίας επηρεάζουν την απόδοση της αεριοστροβίλου

Θερμοκρασία περιβάλλοντος και υψόμετρο

Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του αέρα εισόδου, η πυκνότητά του γενικά μειώνεται. Έτσι, ο συμπιεστής δέχεται μικρότερη μάζα αέρα για δεδομένη ογκομετρική παροχή, γεγονός που συνήθως μειώνει τη διαθέσιμη ισχύ της αεριοστροβίλου. Η θερμική κατανάλωση μπορεί επίσης να επιδεινωθεί, αν και το μέγεθος της μεταβολής εξαρτάται από τη μηχανή και τα συστήματα ελέγχου της. Το μεγάλο υψόμετρο έχει παρόμοια επίδραση λόγω χαμηλότερης ατμοσφαιρικής πίεσης: ο λιγότερο πυκνός αέρας εισόδου σημαίνει γενικά μικρότερη μαζική παροχή και λιγότερη διαθέσιμη ισχύ.

Αξιολογήστε την ισχύ με βάση το προφίλ θερμοκρασίας της τοποθεσίας και όχι μία ονομαστική τιμή θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Οι σημαντικότερες περιπτώσεις είναι συχνά οι συνθήκες στις οποίες απαιτείται συμβατικά η ισχύς και εκείνες στις οποίες θα καταναλωθεί το μεγαλύτερο μέρος του καυσίμου. Αυτές μπορεί να διαφέρουν.

Απώλειες πίεσης στην είσοδο και την εξαγωγή

Τα φίλτρα αέρα, οι σιγαστήρες, οι αεραγωγοί και ο εξοπλισμός ψύξης αέρα εισόδου προκαλούν απώλειες πίεσης πριν ο αέρας φτάσει στον συμπιεστή. Στην πλευρά της εξαγωγής, οι σιγαστήρες, οι αεραγωγοί και ο εξοπλισμός ανάκτησης θερμότητας αυξάνουν την αντίθλιψη. Και τα δύο μπορούν να μειώσουν την ισχύ εξόδου και να επηρεάσουν τον ειδικό ρυθμό θερμότητας.

Οι απώλειες θα πρέπει να αξιολογούνται σε ρεαλιστικές συνθήκες λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης της ρύπανσης των φίλτρων και της προτεινόμενης διάταξης εξαγωγής. Ένας υπολογισμός απόδοσης που βασίζεται σε καθαρή είσοδο με χαμηλές απώλειες μπορεί να μην αντιπροσωπεύει τη λειτουργία κοντά στο όριο αντικατάστασης του φίλτρου. Αντίστοιχα, δεν μπορεί να θεωρηθεί ότι μια αεριοστρόβιλος που αξιολογήθηκε με απλή καπνοδόχο εξαγωγής θα διατηρήσει την ίδια ισχύ όταν συνδεθεί με εξοπλισμό ανάκτησης θερμότητας.

Υγρασία, καύσιμο και νερό ψύξης

Η υγρασία μπορεί να επηρεάσει τις ιδιότητες του αέρα εισόδου και την απόδοση των συστημάτων εξατμιστικής ψύξης. Η σύσταση και η θερμογόνος δύναμη του καυσίμου επηρεάζουν την παροχή καυσίμου, τη συμπεριφορά της καύσης και τα συστήματα ελέγχου εκπομπών· οι διακυμάνσεις μπορεί επίσης να επηρεάσουν τα όρια λειτουργίας. Οι προδιαγραφές καυσίμου που χρησιμοποιούνται στον υπολογισμό απόδοσης θα πρέπει να αντιπροσωπεύουν την αναμενόμενη τροφοδοσία, συμπεριλαμβανομένου του επιτρεπόμενου εύρους και όχι μόνο μιας ονομαστικής σύστασης.

Για έργα συνδυασμένου κύκλου, η θερμοκρασία και η διαθεσιμότητα του νερού ψύξης μπορούν να επηρεάσουν τον ατμοστρόβιλο και, συνεπώς, τη συνολική ισχύ του σταθμού. Η αξιολόγηση μόνο της αεριοστροβίλου δεν θα αποτυπώσει αυτή την επίδραση.

Η απόδοση σε πλήρες φορτίο είναι μόνο ένα μέρος του λειτουργικού κόστους

Ο ειδικός ρυθμός θερμότητας σε πλήρες φορτίο είναι πολύτιμος όταν μια μονάδα λειτουργεί κοντά στην ονομαστική της ισχύ για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Ωστόσο, για σταθμούς που ακολουθούν τη ζήτηση, η απόδοση σε μερικό φορτίο μπορεί να έχει μεγαλύτερη σημασία. Καθώς μεταβάλλεται η ισχύς εξόδου, οι ρυθμίσεις ελέγχου και η ενέργεια που απαιτούν τα βοηθητικά συστήματα μπορούν να μεταβάλουν τον καθαρό ειδικό ρυθμό θερμότητας. Μια μονάδα με καλύτερη τιμή σε πλήρες φορτίο δεν θα καταναλώνει απαραίτητα λιγότερο καύσιμο σε ετήσια βάση.

Ζητήστε καμπύλη απόδοσης για όλο το προβλεπόμενο εύρος φορτίου και συνδυάστε την με τις αναμενόμενες ώρες λειτουργίας σε κάθε σημείο. Συμπεριλάβετε τις εκκινήσεις, τις διακοπές λειτουργίας και τις περιόδους ελάχιστου φορτίου, εφόσον επηρεάζουν ουσιαστικά την κατανάλωση καυσίμου και τη διαθεσιμότητα. Έτσι προκύπτει ακριβέστερη εκτίμηση κατανάλωσης καυσίμου από τον πολλαπλασιασμό ενός μεμονωμένου ειδικού ρυθμού θερμότητας με την ετήσια παραγωγή.

Η ψύξη του αέρα εισόδου προσφέρει έναν σχετικό συμβιβασμό. Μπορεί να ανακτήσει μέρος της ισχύος σε θερμές συνθήκες μειώνοντας τη θερμοκρασία του αέρα στην είσοδο του συμπιεστή, αλλά πρέπει να συνυπολογιστούν το κόστος του εξοπλισμού, η βοηθητική κατανάλωση, οι απώλειες πίεσης και, για ορισμένα συστήματα, η κατανάλωση νερού. Η αξία της εξαρτάται από τη συχνότητα με την οποία απαιτείται πρόσθετη ισχύς σε υψηλές θερμοκρασίες και από το αν η πρόσθετη καθαρή ισχύς δικαιολογεί το κόστος.

Καθορίστε τα όρια απόδοσης και δοκιμών πριν από τη σύγκριση προσφορών

Μια αξιόπιστη τεχνική αξιολόγηση ξεκινά με ένα κοινό σύνολο συνθηκών για όλους τους προσφέροντες. Ζητήστε εγγυημένη ισχύ εξόδου και ειδικό ρυθμό θερμότητας για τις καθορισμένες συνθήκες της τοποθεσίας, μαζί με καμπύλες που δείχνουν πώς μεταβάλλεται η απόδοση με τη θερμοκρασία και το φορτίο. Η προσφορά θα πρέπει να προσδιορίζει ρητά τα εξής:

• Το σημείο μέτρησης της ηλεκτρικής ισχύος, τα βοηθητικά φορτία που περιλαμβάνονται και αν η βάση είναι μικτή ή καθαρή.
• Τη σύσταση του καυσίμου, τη βάση θερμογόνου δύναμης και τις αναμενόμενες συνθήκες τροφοδοσίας καυσίμου.
• Τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, την πίεση, την υγρασία και τις παραδοχές για τις απώλειες στην είσοδο και την εξαγωγή.
• Τη διάταξη του σταθμού, συμπεριλαμβανομένου τυχόν εξοπλισμού ανάκτησης θερμότητας, ψύξης αέρα εισόδου ή ελέγχου εκπομπών.
• Τη συνθήκη λειτουργίας για κάθε μέγεθος, όπως το φορτίο, τη διαμόρφωση του εξοπλισμού και τις σχετικές συνθήκες ψύξης.
• Τη μέθοδο δοκιμής απόδοσης, τα όργανα μέτρησης, τις διαδικασίες διόρθωσης, την αβεβαιότητα μέτρησης και τον τρόπο αντιμετώπισης αποκλίσεων από τις συνθήκες δοκιμής.

Τα εφαρμοστέα πρότυπα δοκιμών και οι συμβατικές απαιτήσεις θα πρέπει να καθορίζονται με συνέπεια στο αίτημα προσφοράς και να συμφωνούνται πριν από την οριστικοποίηση των εγγυήσεων. Οι καμπύλες διόρθωσης είναι ιδιαίτερα σημαντικές όταν η δοκιμή δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί ακριβώς στις συνθήκες εγγύησης: καθορίζουν πώς μετατρέπονται τα μετρούμενα αποτελέσματα στην κοινά συμφωνημένη βάση.

Σε έναν ολοκληρωμένο σταθμό ηλεκτροπαραγωγής, αυτά τα όρια επηρεάζουν επίσης τις διεπαφές μεταξύ των προμηθευτών εξοπλισμού και των μερών που είναι υπεύθυνα για τον σχεδιασμό, την κατασκευή και τη θέση σε λειτουργία. Η SINO-QNP προσφέρει υπηρεσίες EPC για έργα σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, συμπεριλαμβανομένων της μηχανικής μελέτης, των βοηθητικών συστημάτων και της θέσης σε λειτουργία. Για ένα τέτοιο αντικείμενο εργασιών, το επόμενο χρήσιμο βήμα είναι να ευθυγραμμιστούν οι παραδοχές απόδοσης της αεριοστροβίλου με την πραγματική διάταξη του σταθμού και να καθοριστεί ποιος ευθύνεται για κάθε απώλεια και βοηθητικό φορτίο.

Η ισχυρότερη προσφορά δεν είναι απλώς εκείνη με τον χαμηλότερο αναγραφόμενο ειδικό ρυθμό θερμότητας ή τη μεγαλύτερη ονομαστική ισχύ. Είναι εκείνη που καλύπτει την απαιτούμενη καθαρή ισχύ στις σχετικές συνθήκες της τοποθεσίας, παρέχει αξιόπιστο προφίλ κατανάλωσης καυσίμου για την προβλεπόμενη λειτουργία και ορίζει την απόδοση με τρόπο που μπορεί να επαληθευτεί μέσω δοκιμών.