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天然气发电技术特点和应用前景
更新时间:2018-12-30 发布:www.beibeidouding.com

摘要: 本文对使用优质燃料自然气高效发电的燃气-蒸汽联合轮回发电的运用特点加以分析,提出燃气-蒸汽联合轮回发电在电力结构中的作用,提出研究、制定合理价格政策的建议,以推动我国自然气燃气轮机发电事业。
关头词:自然气 燃气-蒸汽联合轮回发电 价格政策
 
在“西部年夜开发”战略的指引下,史无前例的“西气东输”工程周全施工,引进液化自然气和管道气项目也周全展开。国家重点支持成长的自然气燃气—蒸汽轮机联合轮回发电工程首批联合招标项目装机总容量8000MW,计划于2005~2006年建成发电。以引进技术形成自立开发能力为方针的燃气轮机制造工业也在分阶段实现。我国自然气燃气轮机和联合轮回发电进进一个新的成长时期。

据统计,2001年世界自然气消费量达24049亿立方米,自然气在世界能源消费结构中的比例达24.7。第16世界石油年夜会陈述认为2010年全球自然气消费量将增加到49000亿立方米,且预计到2040年自然气在世界能源消费结构中的比例将上升到51。

现今世界主要工业蓬勃国家能源结构中自然气所占比例为:美国25.8,英国38.1,俄罗斯54.6。而我国仅为2.5。
此外在1995年世界电力结构中自然气发电占18.54,那时我国是1.4。近期我国自然气燃气轮机发电装机容量将有增加,但预计到2006年自然气发电在电力结构中的比重仅达2.7。

以上统计说明,我国在自然气运用和自然气发电上与世界工业蓬勃国家相比有庞大差距,起劲推动我国自然气发电的使命是紧迫的,也是有很年夜成长空间的。

一优质燃料自然气应主要用于燃气轮机联合轮回的高效发电。
自然气是化石能源中最洁净的燃料,在燃烧性能、热值、运输等各方面都是最优质的燃料。燃气轮机和联合轮回发电运用热力学上布雷顿轮回和朗肯轮回相连系,既有益于高品位能量的转换,又能充实哄骗较低品位的能量,具有能源综合哄骗和最高效率的优点。现今燃气—蒸汽轮机联合轮回发电热效率已到达60,远高于常规或超临界火力发电水平,(见表1)。

表1常规燃煤火力发电与燃气-蒸汽轮机联合轮回热效率的比力
机组容量基本参数运行地址
/产地投运年月热效率()
350MW超临界汽轮
发机电组31MPa
566/566/566℃日本
川越电厂1989~
1990年41.9
300MW超临界汽轮
发机电组25.1MPa
560/560℃丹麦
VestKraft1992年45.3
348.5MWS109FA
燃气/蒸汽联合轮回压比14.7
燃气初温1320℃美国
GE20世纪
90年月56.3
396MWKA26
燃气/蒸汽联合轮回压比30
燃气初温1260℃ 两段燃烧瑞士
ABB20世纪
90年月后期58.5
420MWS109H
燃气/蒸汽联合轮回压比23.2
燃气初温1430℃美国GE
(已有定单)20世纪
90年月末60

运用自然气燃料燃气/蒸汽联合轮回发电的另外一个优点是最低的情况污染排放。燃气轮机具有优良的燃烧特征,控制低污染排放技术水平不竭提高。自然气燃气/蒸汽轮机联合轮回机组与常规火力发机电组相比具有最低的污染排放,被称为“绿色能源”,是可延续成长最有希看的发电技术(见表2)。
表2装机容量500MW燃用自然气电厂和燃煤电厂的情况影响比力

注:1原煤热值按全国平均值19678kJ/kg(4700kcal/kg)计;
2原煤含硫按1.1,灰份按27计;
3年耗煤量150万吨,除尘效率98.5;
4燃自然气电厂值取国外资料
由于自然气燃气-蒸汽联合轮回是最理想的发电方式,世界燃气轮机发电装机容量年夜幅度增加。1996年6月到1997年5月世界燃气轮机定货总功率数  28222MW,1998年6月到1999年5月定货总功率翻了一番,到达64254MW。燃气轮机发电已经是电力结构中的重要组成部门,在新增发电容量中更占主要份额。据陈述美国南方电力公司发电新增装机容量中燃气轮机和联合轮回占90以上。

二我国燃气轮机发电应是电力结构中的又一重要组成部门
世界能源结构中,煤炭仍是最丰硕的资本。展望全球石油储量尚可开发60年,自然气有120年,煤炭则有200年。我国对煤炭的依赖尤其重要。中国是煤炭年夜国,现探明的自然气储量有限,运用自然气还要依靠进口,在自然气发电方面也刚起步。我国以燃煤火电为主的状态将会延续一个漫长的岁月。

可是我国应积极成长自然气燃气轮机发电,目的是优化我国电力结构,提升我国电力技术水平。这就要求充实阐扬自然气燃气-蒸汽联合轮回发电的优点,来加速成长我国自然气发电。

燃气轮机联合轮回发电与常规火力发电相比,除具有热效率高、排放污染少外,还具有灵活灵活、调峰性能好,和投资低、建设周期短、占地面积少等一系列优点。

燃气轮机和联合轮回发电在电力结构中最适当的位置或用途是:
1生齿密集地域、经济蓬勃地域;
2负荷中心或电网末梢,和用电极端严重地域;
3主要用于电网的调峰
随着我国国平易近经济高速成长和人平易近生活水平的提高,在相当长的时期内,我国一方面会存在电力严重的状态,另外一方面电力负荷经常是多变、复杂且具有不稳定性,例如:
1 随着电力总量增加,负荷峰谷差矛盾十分突出;
2 社会专业化生产规模的提高,促进地域性电力负荷散布不服衡;
3 农村城市化和偏远地域经济成长,全国年夜电网建设仍跟不上广年夜地域成长用电需求;
4 电力负荷的季节性变化也越来越年夜。
此外年夜型水电站和核电站建成后在电网中以基本负荷发电,电网则急需设置装备摆设充实的调峰机组。

可见,我国必需将火电、水电、核电和各类进步前辈的发电技术相连系,也必需加速成长自然气燃气轮机发电技术。燃气轮机应以其自身特点在电网中阐扬重要作用。燃气轮机发电应是电力结构中的又一重要组成部门。

三燃用自然气的散布式燃气轮机冷、热、电联供,可看为解决电力负荷峰谷差找到有用途径。

随着经济成长和人平易近生活水平的提高,用于空调、取热的电力负荷较着增加,造成日负荷和季节性负荷的峰谷差,这是世界各工业国家普遍存在的问题。我国现今人均用电拥有量远远低于工业蓬勃国家的水平。我国电力的增加,其中一年夜部门将是知足生活用电的增加。生活用电包括取热、空调等各方面的电力消耗,陪伴着电力负荷的增加又加重峰谷差的扩年夜。

按深圳市统计为例,2000年月最年夜负荷为210~339.5万千瓦,月用电量为83177~187048万千瓦时,季节性峰谷差达129.5万千瓦;2002年月最年夜负荷为296.7~480万千瓦,月用电量为112630~261780万千瓦时,季节性峰谷差达183.3万千瓦。据展望今年深圳市最高负荷将到达600万千瓦,季节性峰谷差将跨越200万千瓦。据深圳市供电部门预计,深圳市现有空调负荷极可能跨越100万千瓦。

在电力成长中可按知足高峰负荷来扩年夜装机容量,必需配备一批调峰机组或增加备用容量。这将会带来电网调整的坚苦,也影响电网建设的经济性。今世电力系统在继续成长以年夜型机组为焦点年夜电网的同时,又注重中、小型发电的互补作用。以自然气直燃的微型燃气轮机散布式冷、热、电联供,可以使用管网或车运自然气,年夜年夜削减在电网上的耗电,可化解电网峰谷差矛盾,提高电网的平安性和经济性,这已成为今世电力成长中的又一热门。

微型燃气轮机简单轮回效率达40,寿命45000小时。微型燃气轮机用于能源综合哄骗的冷、热、电联供热效率可达80~90。今朝美国、欧洲、日本都已批量生产微型燃气轮机,其性能见表3。

表3进步前辈微型燃气轮机主要性能指标
性能指标
高效率燃料—电力转换效率至少为40,热电联产效率>85
情况氮氧化物(NOx)<7ppm(燃自然气)
耐久性年夜修期之间靠得住运行1000小时,运行寿命至少为45000小时
发电费用系统成本<500美元/kW,发电费用能与市场运用替换方案(包
括电网)具有竞争力
燃料顺应性可选用多种燃料,包括柴油、乙醇、垃圾掩埋场瓦斯和生化燃料

我国科技部863计划中有自立产权微型燃气轮机的开发项目,正在试制 100kW涡轮初温900℃,简单轮回供电效率29的微型燃机,2004年将制成样机。我国成长自然气微型燃气轮机的冷、热、电联供的条件慢慢具有,这将为我国解决峰谷差矛盾找新的前途。

四 应凭据自然气燃气轮机联合轮回发电的特点研究制定合理的政策,进一步推动自然气发电的成长。

当前我国自然气燃气轮机联合轮回发电正处于起步阶段,国家尚无完善的政策律例按燃机电厂在电网中阐扬的特殊作用来制定合理的电价。而自然气作为优质燃料,价格偏高,且国内价格比现行国际价格更高。自然气燃气轮机联合轮回发电在经济上与常规燃煤火力发机电组相比还缺少竞争力,而这点经常会限制新颖发电技术阐扬作用,影响我国电力建设的普遍水平(见表4)。

表4 自然气燃气/蒸汽联合轮回与常规火力机组的燃料成本的比力
自然气燃气/
蒸汽联合轮回发电常规燃煤火力发电
燃料单价1.45/m3360元/标煤吨
燃料热值8942kcal/m37000kcal/kg
热效率55.435
单元燃料消耗量0.162kg/kw&#8226;h0.370kg/kw&#8226;h
燃料成本0.2354元/度0.1332元/度

在市场经济成长纪律支配下,凭据同网、同质、同价和公允竞争的原则,自然气燃气-蒸汽联合轮回发电的重要作用,应在经济价值上合理的反映出来。

例如自然气燃气轮机在电网中担任调峰或作备用容量,首先会使机组频仍起停,直接影响经济性和下降装备维修距离周期,增加运行成本。凭据燃气轮机经济性和靠得住性的统计纪律,机组起停一次相当于10~20个当量运行小时。承当电网调峰作用的燃气轮机,年起停次数一般年夜于300次以上,相当于增加了    3000~6000个运行小时数。若是现实运行3500小时,机组当量运行小时数已达6500~9500小时。

再斟酌到调峰机组在负荷低谷时段不发电,在高峰或平峰时段也常减负荷,机组年运行小时数经折合后约为3500小时。若是担任电网备用的机组其年运行小时数更低。年运行小时数低的调峰机组比以基本负荷接连持久运行机组的运行成本将随运行小时数的削减而成比例增加。因电网需要而担任调峰使命的机组,折合年运行小时3500小时,但发电的价值却与7000小时左右的基本负荷相当。

调峰机组只能依靠合理的峰谷电价差来弥补其调峰带来的经济损失。发改委[2003]14号文肯定峰、谷时段电价差在2~5倍之间。现实价格差应取在上限才趋向合理。

此外,对燃气轮机低排放污染的优点在电价上也应反映。这项电价的抵偿应与常规燃煤火力发电因必需采用脱硫工艺而获得的抵偿相当。例如深圳妈湾  4#机组总投资15亿,其中海水脱硫装备投资2.17亿,约占总投资额的14.5%。其4#机组的电价由当前的0.52元/度提高到0.57元/度。燃气-蒸汽联合轮回电厂的环保电价抵偿政策可参考这类电价抵偿的方式来制定。

合理的电价政接应该使燃气-蒸汽联合轮回电厂能承受今朝较高的自然气价格及自然气价格波动的风险。当自然气价格下降后,燃气-蒸汽联合轮回发电将有条件进一步下降电价,使自然气发电具有更年夜的竞争力,并促使燃气轮机联合轮回发电获得更快、更年夜的成长。

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