伍小云

摘 要：燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組因啟?？?、運(yùn)行靈活性好、熱效率高、排放清潔、建造周期短而倍受中國(guó)市場(chǎng)青睞。當(dāng)前，國(guó)家在實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備制造本土化和國(guó)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)開發(fā)方面取得了良好成果。經(jīng)濟(jì)性研究是推廣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電站的重要工作。影響聯(lián)合循環(huán)電站經(jīng)濟(jì)性的因素主要有燃?xì)廨啓C(jī)的性能、價(jià)格、燃?xì)鈨r(jià)格、入網(wǎng)電力價(jià)格等。其中燃?xì)廨啓C(jī)的價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用在電站的投資成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用中占有很大的比例。本文對(duì)采用不同性能燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)電站的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，考察當(dāng)成本和維護(hù)費(fèi)用增大對(duì)聯(lián)合循環(huán)電站經(jīng)濟(jì)性的影響，希望能為聯(lián)合循環(huán)電站的運(yùn)營(yíng)有所幫助。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī) 聯(lián)合循環(huán)電站 維護(hù)費(fèi)用 經(jīng)濟(jì)性

引言

隨著我國(guó)燃?xì)赓Y源的大規(guī)模開發(fā)和利用，以燃?xì)鉃槿剂系娜細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電站也迎來(lái)了發(fā)展的大好時(shí)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，減少對(duì)環(huán)境的影響，我國(guó)已經(jīng)把大幅度提高發(fā)電效率、加速發(fā)展?jié)崈舭l(fā)電技術(shù)作為可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的重要措施。燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠因具有效率高、排放清潔、建造周期短和有效的可調(diào)電力需求峰值等諸多特點(diǎn)而在世界能源工業(yè)中扮演著重要的角色。尤其是近十幾年來(lái)，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，在單機(jī)容量、熱效率以及污染物排放方面具有顯著的技術(shù)進(jìn)步，更大大提高了燃?xì)廨啓C(jī)在能源與電力領(lǐng)域中的地位和作用。而對(duì)于聯(lián)合循環(huán)電站來(lái)說(shuō)，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)性能的研究分析是保證聯(lián)合循環(huán)電站經(jīng)濟(jì)性的重點(diǎn)。

1 燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展歷程

20世紀(jì)40年代起燃?xì)廨啓C(jī)開始進(jìn)入工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域并得到了較為迅速的發(fā)展。例如：1939年誕生于瑞士BBC公司的燃?xì)廨啓C(jī)，功率1.5MW，初溫550℃，效率17.3%。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，燃?xì)廨啓C(jī)單機(jī)容量有很大程度的提高，特別是燃?xì)?---蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術(shù)日漸成熟。隨著世界范圍內(nèi)天然氣資源的大力開發(fā)，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)在世界電力系統(tǒng)中的地位發(fā)生了明顯的變化，不僅可以作為緊急備用電源和調(diào)峰機(jī)組使用，而且還能用于帶基本負(fù)荷機(jī)組。經(jīng)過(guò)不斷應(yīng)用最新的研究成果，提高技術(shù)水平，目前正在研究最大功率達(dá)460MW、燃?xì)獬鯗剡_(dá)1600℃、壓氣機(jī)壓縮比約40、單循環(huán)效率為43%～44%的重型燃?xì)廨啓C(jī)，其聯(lián)合循環(huán)效率將高達(dá)65%；同時(shí)也在著手研究未來(lái)更加先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)獬鯗氐哪繕?biāo)是1700℃。目前燃?xì)廨啓C(jī)單機(jī)效率已達(dá)36%～41.6%，最大單機(jī)功率已達(dá)375MW。組成聯(lián)合循環(huán)機(jī)組后，發(fā)電效率達(dá)55%～60%。日本三菱公司研制的M501J型燃?xì)廨啓C(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)在50%負(fù)荷工況下效率依然可以達(dá)到55%。阿爾斯通公司的新GT26在40%負(fù)荷工況下NO x的排放依然低于25ppm。

2 燃?xì)廨啓C(jī)性能對(duì)聯(lián)合循環(huán)電站經(jīng)濟(jì)性影響分析

經(jīng)濟(jì)性研究是推廣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電站的重要工作。影響聯(lián)合循環(huán)電站經(jīng)濟(jì)性的因素主要有燃?xì)廨啓C(jī)的性能、價(jià)格、天然氣價(jià)格、入網(wǎng)電力價(jià)格等。其中燃?xì)廨啓C(jī)的價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用在電站的投資成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用中占有很大的比例。本文用維護(hù)費(fèi)用因子計(jì)算的維護(hù)費(fèi)用，對(duì)采用不同性能燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)電站的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，考察當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)初溫提高時(shí)，引起的成本和維護(hù)費(fèi)用增大對(duì)聯(lián)合循環(huán)電站經(jīng)濟(jì)性的影響，所得結(jié)果可以作為燃?xì)廨啓C(jī)選型的參考。

燃?xì)廨啓C(jī)初溫提高使得聯(lián)合循環(huán)電站效率提高、功率增加，但是提高燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬鯗匾笫軣岵考捎眯碌哪蜔岵牧匣蛘吒行У耐繉雍屠鋮s技術(shù)，新材料或新技術(shù)的采用通常會(huì)引起制造成本和維護(hù)費(fèi)用的增長(zhǎng)。

由于缺乏燃?xì)廨啓C(jī)維護(hù)費(fèi)用與性能關(guān)系的具體數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)公式，三菱重工高砂研究所建議采用“維護(hù)費(fèi)用因子”的方法，即維護(hù)費(fèi)用等于基準(zhǔn)值乘以因子。基準(zhǔn)取M701F燃?xì)廨啓C(jī)（燃?xì)獬鯗貫?400℃，壓比為17）的維護(hù)費(fèi)用因子為1，其它燃?xì)廨啓C(jī)的維護(hù)費(fèi)用是M701F的維護(hù)費(fèi)用乘以因子。采用兩種維護(hù)費(fèi)用因子來(lái)代表不同的性能與維護(hù)費(fèi)用的關(guān)系。因子I代表了不同性能燃?xì)廨啓C(jī)間的維護(hù)費(fèi)用的差別，因子Ⅱ相比因子I是差別更大的情況。這些因子來(lái)源于一般的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)于每個(gè)具體情況，由于起動(dòng)次數(shù)、運(yùn)行模式不同會(huì)有差別。

GTPRO軟件可以根據(jù)用戶所定義的燃?xì)廨啓C(jī)的性能參數(shù)給出燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)的費(fèi)用，其數(shù)據(jù)是根據(jù)《Gas Turbine World》提供的燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)成本和性能關(guān)系曲線確定的。燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)包括燃?xì)廨啓C(jī)及其配套的消音設(shè)備、冷卻設(shè)備、

電子儀器設(shè)備、潤(rùn)滑油和發(fā)電機(jī)設(shè)備等。燃?xì)獬鯗貫?450℃、壓比為19的燃?xì)廨啓C(jī)的整機(jī)費(fèi)用比初溫1350℃、壓比17時(shí)的費(fèi)用增加3.6%。取M701F聯(lián)合循環(huán)電站每年的固定運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用為20美元kW，可變運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用為0.002美元kWh。根據(jù)以上對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)維護(hù)費(fèi)用的假設(shè)和燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)的費(fèi)用數(shù)據(jù)，對(duì)聯(lián)合循環(huán)電站進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。采用現(xiàn)金流的經(jīng)濟(jì)性分析方法，以投資凈值回收年和年收益支出比作為結(jié)果分析的目標(biāo)參數(shù)。投資凈值回收年越短或年收益支出比越大，則聯(lián)合循環(huán)電站的經(jīng)濟(jì)性越好。

采用維護(hù)費(fèi)用因子I和Ⅱ時(shí)，計(jì)算得到的聯(lián)合循環(huán)電站的投資凈值回收年和年收益支出比隨燃?xì)廨啓C(jī)性能的變化曲線。在燃?xì)廨啓C(jī)初溫從1250℃提高時(shí)，投資凈值回收年下降，年收益支出比提高，電站的經(jīng)濟(jì)性提高。使用維護(hù)費(fèi)用因子I時(shí)，投資凈值回收年降幅為8.1%，因子II時(shí)降幅減少為6.9%。但是，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬鯗靥岣叩侥骋恢禃r(shí)，電站經(jīng)濟(jì)性的提高開始變緩或下降。顯然，經(jīng)濟(jì)性的降低是由燃?xì)廨啓C(jī)成本和維護(hù)費(fèi)用增大造成的。

從以上結(jié)果看，如果從聯(lián)合循環(huán)電站的經(jīng)濟(jì)性考慮，并不是采用初溫越高的燃?xì)廨啓C(jī)越好，只有在材料和冷卻技術(shù)有新的突破時(shí)，開發(fā)更高燃?xì)獬鯗氐娜細(xì)廨啓C(jī)才有可能有更好的經(jīng)濟(jì)性。另外，使用維護(hù)費(fèi)用因子Ⅱ時(shí)，電站經(jīng)濟(jì)性轉(zhuǎn)折點(diǎn)的燃?xì)獬鯗氐陀?450℃。此結(jié)果顯示維護(hù)費(fèi)用因子Ⅱ所代表的不同性能燃?xì)廨啓C(jī)維護(hù)費(fèi)用間的差別偏大。

3 結(jié)語(yǔ)

在一般情況下，采用高性能燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)電站的經(jīng)濟(jì)性更好，但這不是必然的；當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)的成本和維護(hù)費(fèi)用都因初溫的提高而增長(zhǎng)較大時(shí)，經(jīng)濟(jì)性反而會(huì)變差。燃料價(jià)格較高時(shí)，在不影響聯(lián)合循環(huán)電站經(jīng)濟(jì)性的前提下，燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)成本在燃?xì)獬鯗靥岣邥r(shí)的增長(zhǎng)空間大，允許選擇更先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)，這有利于高性能燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)。開發(fā)更高性能的燃?xì)廨啓C(jī)是制造商不斷努力的方向，但必須與新材料、新技術(shù)的開發(fā)和降低維護(hù)費(fèi)用相結(jié)合。

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