Analisi tecnico-economica delle manovre di avviamento di impianti a ciclo combinato

The growth of renewable energy sources is influencing the electricity market, in fact these contribute to the cycling operation of combined cycle power plants, which are characterized by a considerable frequency of start-up and shut-down during their operational life. The thesis aims to studying the start-up of combined cycle power plants from a technical and economic point of view, referring to a combined cycle model that represents a typical plant of the Italian thermoelectric generation park. The current situation regarding the combined cycles in the Italian territory is presented in Chapter 2 and also the technical data concerning the reference plant are provided. Chapter 3 describes the different types of start-up based on plant downtime (hot or cold start-up), analyzing every phase that characterizes the entire start-up operation. Chapter 4 provides the configuration change maneuver, which can be considered as a start-up of the second gas turbine to obtain an increase of power generation. This operation must be analyzed as it affects the cycling behavior of a plant. Chapter 5 describes the consumption deriving from start-up operations, in particular those due to the natural gas used and to the electricity absorbed during the initial phases of purging and firing. The economic analysis presented in Chapter 6 provides a general description of all the cost items related to the combined cycle start-up, and subsequently it’s reach the results of the total cost for the different maneuvers. The thesis ends with a comparison between the initial combined cycle model and a combined cycle with "aeroderivative" gas turbine highlighting the advantages provided by the latter plant.

La crescita delle fonti energetiche rinnovabili sta influenzando il mercato elettrico, in particolare contribuisce al funzionamento ciclico delle centrali a ciclo combinato, le quali sono caratterizzate da una notevole frequenza di accensioni e spegnimenti nel corso della loro vita utile. Il lavoro svolto si pone come obiettivo quello di analizzare le manovre di avviamento delle centrali a ciclo combinato dal punto di vista tecnico ed economico, riferendosi ad un ciclo combinato di riferimento che rappresenta un tipico impianto del parco di generazione termoelettrica italiano. Al Capitolo 2 viene presentata la situazione odierna riguardante i cicli combinati presenti nel territorio italiano e vengono forniti i dati tecnici riguardanti l’impianto di riferimento che sarà analizzato in questo lavoro. Il Capitolo 3 descrive le diverse tipologie di avviamento da caldo e da freddo in base al tempo di fermo dell’impianto, analizzando ogni singola fase che caratterizza l’intera manovra di accensione. Il funzionamento ciclico di un impianto è caratterizzato anche da manovre di cambio assetto che vengono descritte al Capitolo 4. In questo caso è prevista l’accensione di una seconda turbina a gas identica a quella già in funzione. Al Capitolo 5 sono descritti i consumi derivanti dalle manovre di accensione precedentemente valutate, in particolare si fa riferimento ai consumi legati al gas naturale utilizzato e all’energia elettrica assorbita in queste fasi di avvio. L’analisi economica esposta nel Capitolo 6 prevede una descrizione generale di tutte le voci di costo attribuibili all’avviamento di un ciclo combinato e successivamente vengono forniti i risultati del costo totale per le differenti manovre. Il lavoro si conclude con un confronto tra il ciclo combinato di riferimento iniziale e un ciclo combinato con turbina a gas “aeroderivative” evidenziando i vantaggi forniti da quest’ultimo.