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全球燃氣發電報告

来源:庞名立 供稿 日期:2020-08-24 浏览量:

燃气发电(gas power)是指利用天然气产生电力。燃烧天然气把水变成蒸汽,再用蒸汽推动汽轮机带动发电机运转而发电,属于一般的火力发电,其效率较低。天然气联合循环发电则是将天然气燃烧时产生的高温烟气,推动燃氣輪機,进行一级发电,然后再利用燃氣輪機排出的高温烟气加热水,产生蒸汽推动汽轮机,进行二级发电。这就是联合循环发电,效率较高。

由于燃燒天然氣熱效率高,排放的汙染物又較其它燃料少,因此天然氣被認爲是最清潔的發電燃料。目前天然氣聯合循環發電的技術已相當成熟。已進入商業運作,且規模很大。

因此,燃氣發電站可以分爲三種類型:

⑴ 简单循环燃氣輪機(Simple cycle gas-turbine)

在简单的循环燃氣輪機(cycle gas-turbine),也称为开式循环燃氣輪機(open cycle gas-turbine,OCGT)中,热气驱动燃氣輪機(gas turbine)發電。這種類型的發電廠建設成本相對較低,並且可以很快啓動,但是由于效率較低,作爲調峰發電廠最多每天只能運行幾個小時。

⑵ 联合循环燃氣輪機(Combined cycle gas-turbine,CCGT)

CCGT電廠由使用布雷頓循環(Brayton cycle)的简单循环燃氣輪機,然后是使用朗肯循環( Rankine cycle)的熱回收蒸汽發生器和蒸汽輪機组成。最常见的配置是支撑一台蒸汽輪機的两台燃氣輪機。它们比简单的循环电厂效率更高,效率可略高于60%,调度时间约为半小时。

⑶ 往複式发动机(Reciprocating engine)

往複式內燃機Reciprocating internal combustion engines的功率通常低于20MW,比其他類型的天然氣發電機小得多,通常用于應急電源或平衡可變的可再生能源,例如風能和太陽能。

燃氣輪機从 20 世紀50 年代登上发电工业舞台以来,其发电效率和热效率都有很大提高,特别是燃气—蒸汽联合循环机组日渐成熟,燃氣輪機的单机功率已超过334MW,热效率已达35%~41.92%,而联合循环机组的单机功率已达489.3MW,热效率已超过60%,为燃气发电在电力系统中地位的提高提供了技术支撑。

 發電效率(指原動機輸出能源與輸入能源的比值,用百分數表示。)因發電方式不同而各有差異。一般的火力發電效率只有30%左右,熱電聯産可達65%~70%,而冷熱電三聯産可達80%以上。


燃氣輪機联合循环(Combined-Cycle Gas TurbineCCGT)指将传统的燃氣輪機和蒸汽輪機进行有效联合的发电系统。其基本原理是首先用天然气燃烧后产生的高温气体,推动燃氣輪機做功,燃氣輪機带动同轴发电机进行第一级发电;然后将燃氣輪機排出的、仍具有相当高温度的燃烧气体送入余热蒸汽发生器,产生的高温高压蒸汽驱动蒸汽輪機进行第二级发电。



燃氣輪機联合循环发电(CCGT)通过组合燃气和蒸汽循环,可以实现高输入温度和低输出温度。循环的效率增加了,因为它们由相同的燃料源提供动力。因此,联合循环电厂的热力循环在燃氣輪機的高燃烧温度和蒸汽循环冷凝器的廢熱溫度之間運行。這個大範圍意味著循環的卡諾效率高。实际效率虽然低于卡諾效率,但仍然高于任何一家工厂的实际效率。

如果將聯合循環發電站的電效率計算爲所産生的電能占所消耗燃料的較低熱值的百分比,則在理想狀態下進行新運轉(即不老化)並連續輸出時,其電效率可以超過60%。與單循環熱單元一樣,聯合循環單元也可以爲工業過程,區域供熱和其他用途提供低溫熱能。這稱爲熱電聯産,這種發電廠通常稱爲熱電聯産(CHP)發電廠。

通常,在較低的熱值和总产出的基础上,服務的联合循环效率超过50%。大多数联合循环机组,特别是大型机组,在LHV的基础上具有55%至59%的峰值稳态效率。

燃氣輪機联合循环发电效率(CCGT Generating Efficiency)采用联合循环发电充分利用了天然气的高温位能量,从而提高了天然气的利用效率,增加了电力输出。发电效率提高情况见下表。



利用聯合循環發電降低了燃煤發電比例,並減少環境汙染。主要表現在:

⑴ 经济效益 联合循环发电的单位装机容量投资少,国际上约为燃煤电厂投资的2/3;燃气电厂建设工期短,燃气—蒸汽联合循环机组设备重量轻,施工快,一般12~20个月即可投产。

⑵ 燃氣輪機可以模块化生产,易于组装,安装在需要电力的地方,可省去长输高压输电线路;

⑶ 天然气联合循环发电的冷却水用量仅为燃煤发电厂的40%,占地少;

⑷ 天然气联合循环发电效率可达55~60%,而燃煤发电厂只有42~44%;

⑸ 扩建装置不需要因环保而追加新的投资;

⑹ 同燃煤发电厂相比,污染物的排放量低。

 

                            全球一次能源發電狀況                              

    全球一次能源發電一直以燃煤發電爲主,其原因是成本價格低廉,原油及其産品顯然用處廣泛,燃油發電一直比燃煤發電和燃氣發電低,而且呈降低趨勢。燃氣發電卻呈現上升勢態。

 燃气发电最大的国家                               

    由于美國頁岩氣開發成功,燃氣發電已經超過俄羅斯居世界第一,中國盡管燃氣發電起步晚但已經躍入世界第四位。

  世界上最大的燃氣發電站                              

燃氣發電量最多的國家是美國、其次是俄羅斯,但是燃氣發電站最多的是日本,日本早在20世紀70年代就開始利用進口的液化天然氣(LNG)發電。

 中國燃氣發電站                                                                             

中國主要以燃煤發電爲主,依次燃氣發電的份額不高,但是進展比較快。

單位換算:

1兆瓦=1MW  1亿千瓦=0.1TWh


 


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