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不同地區(qū)的能源體系面臨的挑戰(zhàn)千差萬別,但有一點是確鑿無疑的:*都需要持續(xù)不斷的可靠電力供應。燃氣電廠幾乎一直以來都是成功的秘訣,亞洲的幾個例子即可印證這一點。
中國對資源的需求巨大,特別是對電力的需求。作為第二大經(jīng)濟體,中國每年的總耗電量超過4萬億度。近年來,中國的經(jīng)濟增長一直保持在10%左右,數(shù)以億計的人民擺脫了貧困,但在飛速發(fā)展的同時,中國對消費品、資源和能源的需求也大幅攀升。據(jù)發(fā)布的數(shù)據(jù),中國人口將在2025年以前增至14億。能源署報告稱,2009年至2015年期間,僅中國一個國家的油耗就會增長70%。屆時,其石油需求將占總需求的42%。過去10年,中國的耗電量增長了兩倍,到2030年,耗電量還可能再翻一番,達到8萬億度。
因此,中國希望提升發(fā)電效率。相關計劃要求大幅削減每單位國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的二氧化碳排放量,在2030年以前大幅改善能源結(jié)構(gòu),但是煤炭仍將在中國能源體系中發(fā)揮舉足輕重的作用。截至2020年,中國風電場裝機容量將從現(xiàn)在的0.6億千瓦提升至1.5億千瓦。然而,由于在無風之時或日落之后無法發(fā)電,因此擴大利用可再生能源資源會對電網(wǎng)構(gòu)成電力供應波動風險。
聯(lián)合循環(huán)電廠啟動快、效率高,可有效調(diào)峰。上海申能臨港燃氣電廠即是如此。2012年10月,該電廠榮獲亞洲電力獎年度佳燃氣發(fā)電類金獎。臨港發(fā)電廠的4臺機組均采用了西門子F級燃氣輪機。
新建聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠,如上海臨港電廠(上圖)和越南Nhon Trach電廠(下圖),為亞洲提供可靠的電力。
上海申能臨港燃氣電廠4號機組創(chuàng)下了中國聯(lián)合循環(huán)電廠能效新標準,發(fā)電效率為59.7%,功率為43萬千瓦,足以向30萬人供電。電廠也頗為靈活,例如,每臺機組均可在啟動后10分鐘內(nèi)開始發(fā)電。嚴冬酷暑之時,上海電力需求波動巨大,對電網(wǎng)造成極大的沖擊,具備這一特點可快速應對電網(wǎng)波動??稍偕茉窗l(fā)電比例大幅上升后,供電波動也將隨之增大,西門子解決方案也能很快發(fā)揮其價值。
比計劃提前三個月。越南試圖增加發(fā)電量,聯(lián)合循環(huán)電廠也能助其一臂之力。越南是東南亞增長快的國家之一,2020年之前,其電力需求年增長率有望達到11%至14%。據(jù)德國經(jīng)濟部下屬聯(lián)邦外貿(mào)與投資署數(shù)據(jù),越南電力需求增速約為國內(nèi)生產(chǎn)總值增速的兩倍。停電時有發(fā)生?!对侥?011-2020年能源總體規(guī)劃》要求將發(fā)電量在今日基礎上提升兩倍。距離胡志明市約35公里的76萬千瓦聯(lián)合循環(huán)電廠Nhon Trach 2即屬于該解決方案的一部分。西門子為該發(fā)電廠提供了整套發(fā)電機組,包括兩臺SGT5-4000F燃氣輪機、兩臺熱回收鍋爐、一臺蒸汽輪機、三臺氣冷發(fā)電機及所有電氣、控制、輔助和配套系統(tǒng)。
西門子能源火力發(fā)電集團燃氣輪機發(fā)電廠解決方案業(yè)務部負責人Lothar Balling表示,“多虧項目合作伙伴的積極配合,發(fā)電廠才能夠在短短的28個半月時間內(nèi)開始商業(yè)化運營。我們提前三個月完成了分內(nèi)工作。該發(fā)電廠是亞洲建成速度快的發(fā)電廠之一。此外,其發(fā)電量和能效也超過了投建之前的計劃值,排放水平也較低,創(chuàng)下了越南發(fā)電廠的新標準。”在亞洲電力獎頒獎典禮上,該發(fā)電廠因這一成就榮獲2012年高速發(fā)展電力項目金獎。
F級系列大獲成功后,西門子將H級燃氣輪機加入其中,包括伊士爾京發(fā)電廠使用的燃氣輪機。伊士爾京發(fā)電廠的發(fā)電效率突破世界紀錄,高達60.75%,在與蒸汽輪機的聯(lián)合循環(huán)運作下,2011年4月,其總輸出功率超過58萬千瓦。H級的能效水平比先前的F級高1.5%。H級機組規(guī)模更大,可產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟效益,從而進一步降低成本。
深挖天然氣的發(fā)電潛能。西門子全新H級系列燃氣輪機正在離上海3,000公里開外的韓國運轉(zhuǎn)。自2011年入市以來,H級產(chǎn)品已在韓國售出8臺。成功的原因在于韓國能源儲備非常少,迫于無奈,只能以高價進口液化天然氣等燃料。這也是為什么需要電廠如此的原因。例如,一臺功率為80萬千瓦的機組,其發(fā)電效率提升一個百分點,假定燃料成本和二氧化碳排量不變,年發(fā)電量可增加6000萬度,足以為3萬多人供電。燃料問題至關重要,因為其成本占發(fā)電廠運營總成本的75%。“對于發(fā)電,效率是重要的考慮因素,因為韓國的天然氣價格太高了,”Posco Engineering & Construction執(zhí)行官Kwang-Jae Yoo表示。Posco負責建造Ansan電廠,該電廠位于韓國首都首爾西南方的一個同名城市。“西門子的電廠技術目前能效高,歷經(jīng)反復檢驗,目前已有一年半的運營歷史。西門子也是一個頗具經(jīng)驗并且可靠的項目合作伙伴,”Yoo補充道。
西門子正在建造該工廠的核心部分——動力島——作為一個整包發(fā)電設施,它包括兩臺H級燃氣輪機、一臺蒸汽輪機和若干發(fā)電機。Ansan將成為一個使用液化石油氣做燃料的聯(lián)合循環(huán)電廠。待2014年投產(chǎn)后,其額定總輸出功率將達到83.4萬千瓦,同時還能為Ansan市的居民集中供暖。該技術能夠確保天然氣得到利用,并將發(fā)電廠的能效提升至75%以上。發(fā)電廠的天然氣消耗量和二氧化碳排量也將比現(xiàn)有燃氣電廠的均值低三分之一。
西門子于20世紀80年代早期在泰國Bang Pakong投建了亞洲首座聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠,當時的能效約為48%。在短短30年的時間內(nèi),西門子至少將該聯(lián)合循環(huán)電廠的發(fā)電效率提升了超過12個百分點,相當于燃料轉(zhuǎn)換率提升了超過25%。
2015年,德國將取得進一步的突破。日前,Stadtwerke Düsseldorf就Lausward電廠與西門子簽訂了一份合同。其單軸機組的功率為59.5萬千瓦,凈效率超出61%,燃料轉(zhuǎn)換率高達85%。西門子將繼續(xù)在該領域進行研究,并計劃在2020年以前將聯(lián)合循環(huán)電廠的效率提高至62%以上。