Modelowanie pracy układu turbiny gazowej z kotłem odzyskowym dla kogeneracyjnego wytwarzania energii w elektrociepłowni gazowej

• Autorzy: Bujalski Maciej , Madejski Paweł , Fuzowski Krzysztof
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki z opracowanego w oprogramowaniu Ebsilon Professional modelu termodynamicznego turbiny gazowej GE LM6000-PF. Jednostka o nominalnej mocy elektrycznej 42 MW wyposażona jest w układ odzysku ciepła ze spalin w wodnym kotle odzysknicowym i stanowi układ kogeneracyjnego wytwarzania energii w elektrociepłowni. Omówiono sposób budowy modelu, metody obliczeń parametrów produkcyjnych dla zadanych warunków eksploatacyjnych. Przedstawiono procedurę walidacji wyników modelu na podstawie analizy danych ruchowych, podczas której wyznaczono współczynniki korygujące obliczenia mocy elektrycznej, jednostkowego zużycia energii chemicznej paliwa, masowego przepływu oraz temperatury spalin. Przedyskutowano wyniki symulacji w postaci godzinowych parametrów pracy turbiny gazowej dla zmiennych danych wejściowych (parametry powietrza wlotowego, skład gazu, parametry wody sieciowej). Wyniki zostały porównane z rzeczywistymi danymi obiektowymi. W rezultacie średni błąd modelu w przypadku obliczeń za okres trzech miesięcy pracy jednostki wyniósł ok. 1% i 3% – odpowiednio dla mocy elektrycznej netto i mocy cieplnej kotła odzysknicowego.

Słowa kluczowe

PL

turbina gazowa; modelowanie termodynamiczne; elektrociepłownia gazowa; Ebsilon Professional

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Zeszyty Energetyczne
• Rocznik: 2023
• Tom: T. 8
• Strony: 9--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bujalski Maciej

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
• PGE Energia Ciepła S.A.

autor

Madejski Paweł

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

autor

Fuzowski Krzysztof

• PGE Baltica Sp. z o.o.

Bibliografia

• [1] Urząd Regulacji Energetyki, Energetyka cieplna w liczbach, 2020, ISBN 978-83-948942-2-1.
• [2] Chmielniak T., Technologie energetyczne, WNT, Warszawa 2008.
• [3] Badyda K., Relacja pomiędzy mocą ciepłowniczą a elektryczną w układzie kogeneracyjnym z turbinami gazowymi, „Rynek Energii” 2011, t. 4, s. 28–36.
• [4] Madejski P., Żymełka P., Wprowadzenie do komputerowych obliczeń i symulacji pracy systemów energetycznych w programie STEAG Ebsilon®Professional, Wydawnictwa AGH, Kraków 2020, e-ISBN 978-83-66364-71-4.
• [5] Mohamed O., Khalil A., Progress in Modeling and Control of Gas Turbine Power Generation Systems: A Survey, „Energies” 2020, 13(9):2358. https://doi.org/10.3390/en13092358
• [6] Kowalczyk C. i in., Mathematical model of Combined Heat and Power Plant using GateCycleTM software, „Journal of Power Technologies” 2015, Vol. 95, No. 3, s. 183–191, ISSN 2083-4195.
• [7] Plis M., Rusinowski H., Modelowanie matematyczne obiegu parowo-wodnego w układzie skojarzonym z turbiną gazową dla potrzeb diagnostyki cieplnej, „Rynek Energii” 2016, t. 5, s. 58–63.
• [8] Żymełka P., Szega M., Madejski P., Techno-Economic Optimization of Electricity and Heat Production in a Gas-Fired Combined Heat and Power Plant With a Heat Accumulator. ASME, „J. Energy Resour. Technol.” 2020, 142(2):022101.
• [9] Mallier L., Hétreux G., Thery-Hetreux R., Baudet P., Robust Short-term Planning of Combined Heat and Power Plants Participating in the Spot Market, „Computer Aided Chemical Engineering” 2020, Vol. 48, s. 1099–1104.
• [10] Ziębik A., Szegda D., Qvale, B., Elmegaard B., Thermodynamic simulation analysis of a multifuel CHP plant basing on the technological diagram of Avedore unit 2, „Archives of Thermodynamics” 2010, Vol. 31, No. 1, s. 79–93.
• [11] Gülen S., Off-Design Operation. In Gas Turbines for Electric Power, Cambridge University Press, DOI: 10.1017/9781108241625.019.
• [12] Liu Y., Banerjee A., Kumar A., Srivastava A., Goel N., Effect of Ambient Temperature on Performance of Gas Turbine Engine, Annual Conference of the PHM Society, 9(1); https://doi.org/10.36001/phmconf.2017.v9i1.2471
• [13] EBSILON®Professional, The Planning Tool for the Power Plant Process, https://www.ebsilon.com [dostęp: 25.05.2021].
• [14] VTU Energy Gmbh, Gas Turbine Library for EBSILON Professional, Grambach, Austria, 2016.
• [15] Swat S., Thermal cycle diagram calculation with Ebsilon Professional V14 -introduction example, DOI: 10.13140/RG.2.2.12230.29764.
• [16] Szargut J., Termodynamika, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).