Methods for Expanding the Adjustment Range of Combined-Cycle Plants and Their Comparative Efficiency in Terms of Their Economic, Maneuverability and Reliability Indicators (taking the PGU-450 unit as an example). A Review of Publications
Keywords:
combined-cycle plant, adjustment range expansion methods, anti-icing system, bypass steam admission, motor mode, economic efficiency, maneuverability
Abstract
The article is devoted to technical solutions and analysis of the results of research on ways to expand the adjustment range of combined-cycle plants (CCPs) proposed in the technical literature, using the example of PRU-450 combined-cycle plant at a basic load of 210 ... 220 MW. Different CCPs are compared in terms of economic efficiency and maneuverability subject to keeping the full composition of CCP equipment. It is shown that expansion of the CCP adjustment range becomes a topical issue if CCPs are involved in performing the system services of controlling the frequency and power in the grid. The existing technical and parametric constraints hampering the involvement of CCPs in these services are analyzed, and the main difficulties that are expected to be faced in solving the above-mentioned problem are formulated. A variety of technical solutions aimed at expanding the CCP adjustment range that have been proposed by different organizations and scientists is described. The main parameters and features of these solutions are analyzed, and their advantages and drawbacks are pointed out. For comparing different adjustment range expansion methods with each other in terms of economic efficiency, a new generalized indicator is introduced, called the characteristic of relative increase in specific fuel consumption (CRISFC), which shows the increase in the specific fuel consumption for electricity generation in expanding the CCP adjustment by unit of CCP capacity. The results obtained from calculations of this indicator for different adjustment range expansion ratios as applied to the PGU-450 combined-cycle plant are presented. The expedient application boundaries for each of the considered methods are determined according to the minimum CRISFC criterion.
References
1. Аракелян Э.К., Сахаров К.В. Исследование температурного состояния ступеней ЦВД паровой турбины Т-125/150 ПГУ-450 при работе в малопаровом режиме // Новое в российской электроэнергетике. 2013. №1. С. 5—17.
2. Аракелян Э.К, Андрюшин К.А., Безделгин И.Ю. Исследование температурного состояния проточной части паровой турбины Т-125/150 при работе ее в беспаровом и моторном режимах // Электрические станции. 2015. № 6. С. 21—26.
3. Радин Ю.А. Исследование и улучшение маневренности парогазовых установок: автореф. дисс. … д-ра техн. наук. М., 2013.
4. Цанев С.В., Буров В.Д., Гончаренко Д.В., Вараксина Н.В. Определение нижней границы нагрузки парогазового теплофикационного энергоблока ПГУ-450Т // Энергосбережение и водоподготовка. 2008. № 6. С. 31—35.
5. Радин Ю.А., Давыдов А.В., Чугин А.В., Писковацков И.Н. Определение допустимого регулировочного диапазона нагрузок энергоблока ПГУ-450Т при работе в конденсационном режиме // Теплоэнергетика. 2004. № 5. С. 47—52.
6. Аракелян Э.К., Болонов В.О., Сахаров К.В. Выбор оптимальных режимов работы бинарных ПГУ на пониженных нагрузках // Новое в российской электроэнергетике. 2011. № 11. С. 5—13.
7. Аракелян Э.К., Хуршудян С.Р. Выбор оптимальных режимов газовых турбин ПГУ-450Т при пониженных нагрузках // Новое в российской электроэнергетике. 2013. № 7. С. 5—14.
8. Сахаров В.К. Выбор оптимальных режимом энергоблоков ПГУ при участии их в регулировании мощности энергосистемы: дисс. ... канд. техн. наук. М., 2013.
9. Хуршудян С.Р. Оптимизация режимов ПГУ при участии ее в регулировании мощности и частоты в энергосистеме (на примере ПГУ-450): дисс. ... канд. техн. наук. М., 2014.
10. Пат. C12144619 РФ. Парогазовая установка / П.А. Березинец, Г.Г. Ольховский // Бюл. изобрет. 2000. № 2.
11. Сахаров В.К. Выбор оптимальных режимом энергоблоков ПГУ при участии их в регулировании мощности энергосистемы: дисс. … канд. техн. наук. М., 2013.
12. Коршикова А.А. Выбор оптимальных параметров, схемы и режимов работы дубль-блочной ПГУ с целью максимального расширения регулировочного диапазона (применительно к ПГУ-450Т): дисс. ... канд. техн. наук. М., 2014.
13. Аракелян Э.К., Коршикова А.А., Хуршудян С.Р. Эффективность применения дополнительной камеры сгорания низкого давления для совершенствования режимов энергоблока ПГУ-450 на пониженных нагрузках // Вестник МЭИ. 2013. № 3. С. 32—37.
14. Обуваев А.С. Разработка и исследование аналитической модели энергоблока ПГУ-450: дисс. … канд. тех. наук. М.: НИУ «МЭИ», 2011.
15. Ольховский Г.Г., Радин Ю.А. Расширение регулировочного диапазона парогазовых установок ПГУ-450 // Тепловые электрические станции. 2015. № 3. С. 2—9.
16. Пат. 2536458 РФ. Способ уменьшения мощности маневренной энергетической газотурбинной установки ниже регулировочного предела / Г.Г. Ольховский, В.П. Трушечкин, И.И. Гладких // Бюл. изобрет. 2014. № 36.
17. Давыдов А.В. Исследование режимов бинарных ПГУ с целью повышения маневренности: дисс… канд. техн. наук. М., 2009.
18. Аракелян Э.К., Старшинов В.А. Повышение экономичности и маневренности оборудования тепловых электростанций. М.: Изд-во МЭИ, 1993.
---
Для цитирования: Аракелян Э.К., Андрюшин А.В., Бурцев С.Ю., Андрюшин К.А. Способы расширения регулировочного диапазона парогазовых установок и их сравнительная эффективность по показателям экономичности, маневренности и надежности на примере ПГУ-450. Обзор литературы // Вестник МЭИ. 2017. № 6. С. 20—30. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-20-30.
#
1. Arakelyan E.K., Saharov K.V. Issledovanie Temperaturnogo Sostoyaniya Stupeney TSVD Parovoy Turbiny T-125/150 PGU-450 pri Rabote v Maloparovom Rezhime. Novoe v Rossiyskoy Elektroenergetike. 2013;1:5—17. (in Russian).
2. Arakelyan E.K, Andryushin K.A., Bezdelgin I.Yu. Issledovanie Temperaturnogo Sostoyaniya Protochnoy Chasti Parovoy Turbiny T-125/150 pri Rabote ee v Besparovom i Motornom Rezhimah. Elektricheskie Stantsii. 2015;6:21—26. (in Russian).
3. Radin Yu.A. Issledovanie i Uluchshenie Manevrennosti Parogazovyh Ustanovok: Avtoref. Diss. … Doktora Tekhn. Nauk. M., 2013. (in Russian).
4. TSanev S.V., Burov V.D., Goncharenko D.V., Varaksina N.V. Opredelenie Nizhney Granitsy Nagruzki Parogazovogo Teplofikatsionnogo Energobloka PGU-450T. Energosberezhenie i Vodopodgotovka. 2008:6:31—35. (in Russian).
5. Radin Yu.A., Davydov A.V., Chugin A.V., Piskovatskov I.N. Opredelenie dopustimogo Reguliro- vochnogo Diapazona Nagruzok Energobloka PGU-450T pri Rabote v Kondensatsionnom Rezhime. Teploenergetika. 2004;5:47—52. (in Russian).
6. Arakelyan E.K., Bolonov V.O., Saharov K.V. Vybor Optimal'nyh Rezhimov Raboty Binarnyh PGU na Ponizhennyh Nagruzkah. Novoe v Rossiyskoy Elektroenergetike. 2011:11:5—13. (in Russian).
7. Arakelyan E.K., Hurshudyan S.R. Vybor Optimal'nyh Rezhimov Gazovyh Turbin PGU-450T pri Ponizhennyh Nagruzkah. Novoe v Rossiyskoy Elektroenergetike. 2013;7:5—14. (in Russian).
8. Saharov V.K. Vybor Optimal'nyh Rezhimom Energoblokov PGU pri Uchastii ih v Regulirovanii Moshchnosti Energosistemy: Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M., 2013. (in Russian).
9. Hurshudyan S.R. Optimizatsiya Rezhimov PGU pri Uchastii ee v Regulirovanii Moshchnosti i Chastoty v Energosisteme (na Primere PGU-450): Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M., 2014. (in Russian).
10. Pat. C12144619 RF. Parogazovaya Ustanovka / P.A. Berezinets, G.G. Ol'hovskiy. Byul. Izobret. 2000;2. (in Russian).
11. Saharov V.K. Vybor Optimal'nyh Rezhimom Energoblokov PGU pri Uchastii ih v Regulirovanii Moshchnosti Energosistemy: Diss. … Kand. Tekhn. Nauk. M., 2013. (in Russian).
12. Korshikova A.A. Vybor Optimal'nyh Parametrov, Skhemy i Rezhimov Raboty Dubl'-blochnoy PGU s Tsel'yu Maksimal'nogo Rasshireniya Regulirovochnogo Diapazona (Primenitel'no k PGU-450T): diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M., 2014. (in Russian).
13. Arakelyan E.K., Korshikova A.A., Hurshu- dyanS.R. Effektivnost' Primeneniya Dopolnitel'noy Kamery Sgoraniya Nizkogo Davleniya dlya Sovershenstvovaniya Rezhimov Energobloka PGU-450 na Ponizhennyh Nagruzkah. Vestnik MPEI. 2013;3:32—37. (in Russian).
14. Obuvaev A.S. Razrabotka i Issledovanie Analiticheskoy Modeli Energobloka PGU-450: diss. … Kand. Tekh. Nauk. M.: NRU «MPEI», 2011. (in Russian).
15. Ol'hovskiy G.G., Radin Yu.A. Rasshirenie Regulirovochnogo Diapazona Parogazovyh Ustanovok PGU-450. Teplovye Elektricheskie Stantsii. 2015;3:2—9. (in Russian).
16. Pat. 2536458 RF. Sposob Umen'sheniya Moshchnosti Manevrennoy Energeticheskoy Gazoturbinnoy Usta- novki Nizhe Regulirovochnogo Predela / G.G. Ol'hovskiy, V.P. Trushechkin, I.I. Gladkih. Byul. Izobret. 2014;36. (in Russian).
17. Davydov A.V. Issledovanie Rezhimov Binarnyh PGU s Tsel'yu Povysheniya Manevrennosti: Diss… Kand. Tekhn. Nauk. M., 2009. (in Russian).
18. Arakelyan E.K., Starshinov V.A. Povyshenie Ekonomichnosti i Manevrennosti Oborudovaniya Teplovyh Elektrostantsiy. M.: Izd-vo MPEI, 1993. (in Russian).
---
For citation: Arakelyan E.K., Andryushin A.V., Burtsev S.Yu., Andryushin K.A. Methods for Expanding the Adjustment Range of
Combined-Cycle Plants and Their Comparative Efficiency in Terms of Their Economic, Maneuverability and Reliability Indicators (taking the PGU-450 unit as an example). A Review of Publications. MPEI Vestnik. 2017; 6:20—30. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-20-30.
2. Аракелян Э.К, Андрюшин К.А., Безделгин И.Ю. Исследование температурного состояния проточной части паровой турбины Т-125/150 при работе ее в беспаровом и моторном режимах // Электрические станции. 2015. № 6. С. 21—26.
3. Радин Ю.А. Исследование и улучшение маневренности парогазовых установок: автореф. дисс. … д-ра техн. наук. М., 2013.
4. Цанев С.В., Буров В.Д., Гончаренко Д.В., Вараксина Н.В. Определение нижней границы нагрузки парогазового теплофикационного энергоблока ПГУ-450Т // Энергосбережение и водоподготовка. 2008. № 6. С. 31—35.
5. Радин Ю.А., Давыдов А.В., Чугин А.В., Писковацков И.Н. Определение допустимого регулировочного диапазона нагрузок энергоблока ПГУ-450Т при работе в конденсационном режиме // Теплоэнергетика. 2004. № 5. С. 47—52.
6. Аракелян Э.К., Болонов В.О., Сахаров К.В. Выбор оптимальных режимов работы бинарных ПГУ на пониженных нагрузках // Новое в российской электроэнергетике. 2011. № 11. С. 5—13.
7. Аракелян Э.К., Хуршудян С.Р. Выбор оптимальных режимов газовых турбин ПГУ-450Т при пониженных нагрузках // Новое в российской электроэнергетике. 2013. № 7. С. 5—14.
8. Сахаров В.К. Выбор оптимальных режимом энергоблоков ПГУ при участии их в регулировании мощности энергосистемы: дисс. ... канд. техн. наук. М., 2013.
9. Хуршудян С.Р. Оптимизация режимов ПГУ при участии ее в регулировании мощности и частоты в энергосистеме (на примере ПГУ-450): дисс. ... канд. техн. наук. М., 2014.
10. Пат. C12144619 РФ. Парогазовая установка / П.А. Березинец, Г.Г. Ольховский // Бюл. изобрет. 2000. № 2.
11. Сахаров В.К. Выбор оптимальных режимом энергоблоков ПГУ при участии их в регулировании мощности энергосистемы: дисс. … канд. техн. наук. М., 2013.
12. Коршикова А.А. Выбор оптимальных параметров, схемы и режимов работы дубль-блочной ПГУ с целью максимального расширения регулировочного диапазона (применительно к ПГУ-450Т): дисс. ... канд. техн. наук. М., 2014.
13. Аракелян Э.К., Коршикова А.А., Хуршудян С.Р. Эффективность применения дополнительной камеры сгорания низкого давления для совершенствования режимов энергоблока ПГУ-450 на пониженных нагрузках // Вестник МЭИ. 2013. № 3. С. 32—37.
14. Обуваев А.С. Разработка и исследование аналитической модели энергоблока ПГУ-450: дисс. … канд. тех. наук. М.: НИУ «МЭИ», 2011.
15. Ольховский Г.Г., Радин Ю.А. Расширение регулировочного диапазона парогазовых установок ПГУ-450 // Тепловые электрические станции. 2015. № 3. С. 2—9.
16. Пат. 2536458 РФ. Способ уменьшения мощности маневренной энергетической газотурбинной установки ниже регулировочного предела / Г.Г. Ольховский, В.П. Трушечкин, И.И. Гладких // Бюл. изобрет. 2014. № 36.
17. Давыдов А.В. Исследование режимов бинарных ПГУ с целью повышения маневренности: дисс… канд. техн. наук. М., 2009.
18. Аракелян Э.К., Старшинов В.А. Повышение экономичности и маневренности оборудования тепловых электростанций. М.: Изд-во МЭИ, 1993.
---
Для цитирования: Аракелян Э.К., Андрюшин А.В., Бурцев С.Ю., Андрюшин К.А. Способы расширения регулировочного диапазона парогазовых установок и их сравнительная эффективность по показателям экономичности, маневренности и надежности на примере ПГУ-450. Обзор литературы // Вестник МЭИ. 2017. № 6. С. 20—30. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-20-30.
#
1. Arakelyan E.K., Saharov K.V. Issledovanie Temperaturnogo Sostoyaniya Stupeney TSVD Parovoy Turbiny T-125/150 PGU-450 pri Rabote v Maloparovom Rezhime. Novoe v Rossiyskoy Elektroenergetike. 2013;1:5—17. (in Russian).
2. Arakelyan E.K, Andryushin K.A., Bezdelgin I.Yu. Issledovanie Temperaturnogo Sostoyaniya Protochnoy Chasti Parovoy Turbiny T-125/150 pri Rabote ee v Besparovom i Motornom Rezhimah. Elektricheskie Stantsii. 2015;6:21—26. (in Russian).
3. Radin Yu.A. Issledovanie i Uluchshenie Manevrennosti Parogazovyh Ustanovok: Avtoref. Diss. … Doktora Tekhn. Nauk. M., 2013. (in Russian).
4. TSanev S.V., Burov V.D., Goncharenko D.V., Varaksina N.V. Opredelenie Nizhney Granitsy Nagruzki Parogazovogo Teplofikatsionnogo Energobloka PGU-450T. Energosberezhenie i Vodopodgotovka. 2008:6:31—35. (in Russian).
5. Radin Yu.A., Davydov A.V., Chugin A.V., Piskovatskov I.N. Opredelenie dopustimogo Reguliro- vochnogo Diapazona Nagruzok Energobloka PGU-450T pri Rabote v Kondensatsionnom Rezhime. Teploenergetika. 2004;5:47—52. (in Russian).
6. Arakelyan E.K., Bolonov V.O., Saharov K.V. Vybor Optimal'nyh Rezhimov Raboty Binarnyh PGU na Ponizhennyh Nagruzkah. Novoe v Rossiyskoy Elektroenergetike. 2011:11:5—13. (in Russian).
7. Arakelyan E.K., Hurshudyan S.R. Vybor Optimal'nyh Rezhimov Gazovyh Turbin PGU-450T pri Ponizhennyh Nagruzkah. Novoe v Rossiyskoy Elektroenergetike. 2013;7:5—14. (in Russian).
8. Saharov V.K. Vybor Optimal'nyh Rezhimom Energoblokov PGU pri Uchastii ih v Regulirovanii Moshchnosti Energosistemy: Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M., 2013. (in Russian).
9. Hurshudyan S.R. Optimizatsiya Rezhimov PGU pri Uchastii ee v Regulirovanii Moshchnosti i Chastoty v Energosisteme (na Primere PGU-450): Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M., 2014. (in Russian).
10. Pat. C12144619 RF. Parogazovaya Ustanovka / P.A. Berezinets, G.G. Ol'hovskiy. Byul. Izobret. 2000;2. (in Russian).
11. Saharov V.K. Vybor Optimal'nyh Rezhimom Energoblokov PGU pri Uchastii ih v Regulirovanii Moshchnosti Energosistemy: Diss. … Kand. Tekhn. Nauk. M., 2013. (in Russian).
12. Korshikova A.A. Vybor Optimal'nyh Parametrov, Skhemy i Rezhimov Raboty Dubl'-blochnoy PGU s Tsel'yu Maksimal'nogo Rasshireniya Regulirovochnogo Diapazona (Primenitel'no k PGU-450T): diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M., 2014. (in Russian).
13. Arakelyan E.K., Korshikova A.A., Hurshu- dyanS.R. Effektivnost' Primeneniya Dopolnitel'noy Kamery Sgoraniya Nizkogo Davleniya dlya Sovershenstvovaniya Rezhimov Energobloka PGU-450 na Ponizhennyh Nagruzkah. Vestnik MPEI. 2013;3:32—37. (in Russian).
14. Obuvaev A.S. Razrabotka i Issledovanie Analiticheskoy Modeli Energobloka PGU-450: diss. … Kand. Tekh. Nauk. M.: NRU «MPEI», 2011. (in Russian).
15. Ol'hovskiy G.G., Radin Yu.A. Rasshirenie Regulirovochnogo Diapazona Parogazovyh Ustanovok PGU-450. Teplovye Elektricheskie Stantsii. 2015;3:2—9. (in Russian).
16. Pat. 2536458 RF. Sposob Umen'sheniya Moshchnosti Manevrennoy Energeticheskoy Gazoturbinnoy Usta- novki Nizhe Regulirovochnogo Predela / G.G. Ol'hovskiy, V.P. Trushechkin, I.I. Gladkih. Byul. Izobret. 2014;36. (in Russian).
17. Davydov A.V. Issledovanie Rezhimov Binarnyh PGU s Tsel'yu Povysheniya Manevrennosti: Diss… Kand. Tekhn. Nauk. M., 2009. (in Russian).
18. Arakelyan E.K., Starshinov V.A. Povyshenie Ekonomichnosti i Manevrennosti Oborudovaniya Teplovyh Elektrostantsiy. M.: Izd-vo MPEI, 1993. (in Russian).
---
For citation: Arakelyan E.K., Andryushin A.V., Burtsev S.Yu., Andryushin K.A. Methods for Expanding the Adjustment Range of
Combined-Cycle Plants and Their Comparative Efficiency in Terms of Their Economic, Maneuverability and Reliability Indicators (taking the PGU-450 unit as an example). A Review of Publications. MPEI Vestnik. 2017; 6:20—30. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-20-30.
