走近燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)優(yōu)化電力能源結(jié)構(gòu)1

大力發(fā)展燃?xì)馊紮C(jī)機(jī)組及時(shí)優(yōu)化電力能源結(jié)構(gòu)孟浩（蘇州工業(yè)園區(qū)藍(lán)天燃?xì)鉄犭娪邢薰荆K?蘇州215126）［內(nèi)容摘要］燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)（CCGT）是由燃?xì)廨啓C(jī)及發(fā)電機(jī)與余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)共同組成的循環(huán)系統(tǒng)，它將燃?xì)廨啓C(jī)排出的功后高溫乏煙氣通過(guò)余熱鍋爐回收轉(zhuǎn)換為蒸汽，再將蒸汽注入蒸汽輪機(jī)發(fā)電。形式有單軸聯(lián)合循環(huán)，也有燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)各自推動(dòng)各自發(fā)電機(jī)的多軸聯(lián)合循環(huán)。［關(guān)鍵詞］汽動(dòng)給水泵9E燃?xì)饴?lián)合循環(huán)節(jié)能引言燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)（CCGT）是由燃?xì)廨啓C(jī)及發(fā)電機(jī)與余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)共同組成的循環(huán)系統(tǒng)，它將燃?xì)廨啓C(jī)排出的功后高溫乏煙氣通過(guò)余熱鍋爐回收轉(zhuǎn)換為蒸汽，再將蒸汽注入蒸汽輪機(jī)發(fā)電。形式有燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)同軸推動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)的單軸聯(lián)合循環(huán)，也有燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)各自推動(dòng)各自發(fā)電機(jī)的多軸聯(lián)合循環(huán)。蘇州工業(yè)園區(qū)藍(lán)天燃?xì)鉄犭娪邢薰静捎玫氖敲绹?guó)GE公司的MS9001E燃?xì)廨啓C(jī)，其熱效率為33.79%，余熱鍋爐為杭州鍋爐廠的立式強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐。一、聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啺l(fā)電廠的優(yōu)點(diǎn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與常規(guī)燃煤循環(huán)發(fā)電相比，其主要優(yōu)點(diǎn)有:1、電廠的整體循環(huán)效率高常規(guī)燃煤電廠由于其循環(huán)及設(shè)備的限制，它的熱效率已很難有突破性的提高。依據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年我國(guó)6000KW以上火電機(jī)組的平均供電標(biāo)煤耗每千瓦時(shí)為406克，折算的平均供電效率為30.3%。目前我國(guó)最大的超臨界600MW的火電機(jī)組，其供電效率約40%左右。而聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的熱效率則遠(yuǎn)高于這一數(shù)據(jù)。蘇州工業(yè)園區(qū)藍(lán)天燃?xì)鉄犭娪邢薰静捎玫腗S9001E燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組基本負(fù)荷燃用天然氣時(shí)的功率為123.4MW，熱效率為33.79%，配置余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組成180MW等級(jí)的聯(lián)合循環(huán)，其熱效率為47%-49%。2、對(duì)環(huán)境污染極小電力工業(yè)是污染物排放較多的行業(yè)，其中火電廠的環(huán)境問(wèn)題尤為突出。目前存在的主要問(wèn)題是：火電廠二氧化硫尚未得到有效控制，在酸雨問(wèn)題突出和污染負(fù)荷集中的城市和地區(qū)已成為電力發(fā)展的制約因素；一些位于城市附近的老機(jī)組，設(shè)備陳舊，煤耗高，除塵設(shè)備落后，煙塵排放超標(biāo)量大。全國(guó)6000千瓦以上電廠1991年到1995年的煙塵排放量分別為363.85、384.63、377.25、397.7和395萬(wàn)噸；二氧化硫排放量分別為459.79、487.32、522.88、583.24和630萬(wàn)噸。按2000年及2010年發(fā)電用煤測(cè)算，2000年、2010年二氧化硫排放量將分別達(dá)到1000萬(wàn)噸和2300萬(wàn)噸，如不采取脫硫措施，環(huán)境容量將難以承受，特別是珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲等地區(qū)環(huán)保問(wèn)題會(huì)更為突出。到2010年如按30%容量的電廠配置脫硫設(shè)施，則需投資350億元（1993年基礎(chǔ)價(jià)），如國(guó)家出臺(tái)更加嚴(yán)格的法律和標(biāo)準(zhǔn)，脫硫投資還將相應(yīng)增加。另外，還會(huì)造成氮氧化物排放量1000萬(wàn)噸，灰渣2.9億噸，需儲(chǔ)灰場(chǎng)占地面積100萬(wàn)畝，廢水排放27.3億噸。環(huán)境問(wèn)題已成為電力發(fā)展的主要制約因素之一表1污染物排放對(duì)比表發(fā)電方式燃煤電廠燃?xì)怆姀S燃煤/燃?xì)馀欧疟葐挝粐?年噸/年%二氧化硫8,04370氮氧化物5,05697119二氧化碳2,942,3751,241,29242灰125,00000渣350,00000可吸入顆粒物428215在各種型式的發(fā)電裝置中，聯(lián)合循環(huán)電廠的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它能適應(yīng)環(huán)保要求，被稱為“清潔電廠”。因它采用油或天燃?xì)鉃槿剂希紵a(chǎn)物沒(méi)灰渣，不用灰渣排放；燃燒效率高（供電效率高）能完全燃燒，由于節(jié)約燃料燃燒產(chǎn)物CO2少。當(dāng)今，我國(guó)對(duì)發(fā)電廠污染物的排放量的要求日益嚴(yán)格，常規(guī)火電為了滿足國(guó)家環(huán)保規(guī)定，采用煙氣脫硫設(shè)備，其投資約占發(fā)電廠總投資1/4?1/3，運(yùn)行費(fèi)高達(dá)每度電增加3?5分?？?、在同等條件下，單位（比）投資較低根據(jù)國(guó)內(nèi)建設(shè)不同容量燃煤電廠和聯(lián)合循環(huán)電廠的有代表性的實(shí)際投資綜合分析，按燃煤電廠機(jī)組的系列容量折算，單位投資比燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電廠貴；而且燃機(jī)目前國(guó)內(nèi)僅能生產(chǎn)120MW級(jí)度以下的設(shè)備，若按我國(guó)目前進(jìn)口設(shè)備政策，燃?xì)鈾C(jī)組能返包10%-30%給國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)，其價(jià)格將更低?？?、調(diào)峰性能好，啟?？旖萑紮C(jī)從啟動(dòng)到帶滿負(fù)荷運(yùn)行，一般不到20分鐘，快速啟動(dòng)時(shí)，時(shí)間可更短。若以180MW的9E燃機(jī)電廠為例：聯(lián)合循環(huán)電廠啟動(dòng)熱態(tài)為60分，溫態(tài)為90分，冷態(tài)為120分鐘可帶滿負(fù)荷。而汽輪機(jī)電廠啟動(dòng)至滿負(fù)荷為：熱態(tài)90分，溫態(tài)180分，冷態(tài)為300分。因而燃機(jī)電廠是城市備用或調(diào)峰機(jī)組的最佳選擇。5、占地少燃機(jī)電廠由于無(wú)需煤場(chǎng)，輸煤系統(tǒng)，除灰渣系統(tǒng)以及除塵、脫硫、系統(tǒng)......等等，所以廠區(qū)占地面積比燃煤電廠所占廠區(qū)小得多。比同容量燃煤電廠相比，燃機(jī)電廠占地面積只有燃煤電廠的面積30?40%，且電廠建筑面積也只燃煤電廠的面積20%。口6、耗水量少燃機(jī)電廠不需要大量冷卻水，可減少冷卻水的供應(yīng)，這對(duì)于干旱缺水地區(qū)建電廠尤為重要。一般比同容量燃煤電廠少得多，簡(jiǎn)單循環(huán)只需2?10%火電廠的用水量，聯(lián)合循環(huán)也只有火電廠的1/3左右?？?、建廠周期短可分段投產(chǎn)由于制造廠內(nèi)完成了最大的可能裝配且分部調(diào)試后直接集裝運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)，安裝在預(yù)制好的現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)上，施工安裝簡(jiǎn)便，建廠周期短，投產(chǎn)快3.8運(yùn)行人員少由于燃機(jī)電廠自動(dòng)化程度高，采用先進(jìn)的集散式控制系統(tǒng)，控制人員可以大減少。一般情況占同容量燃煤電廠的人員的20?25%，就足夠了。3.9廠用電率低。燃機(jī)電廠一般廠用率不到2%，而燃煤電廠大機(jī)組用電率都在5?6%。二、聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啺l(fā)電廠發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)是個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)，石油與天然氣資源相對(duì)比較貧乏。這一因素長(zhǎng)期制約著我國(guó)燃機(jī)發(fā)電的發(fā)展，近來(lái)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)，開始起步進(jìn)口液化天然氣(LNG)和液化石油氣(LPG)。另外，我國(guó)沿海大陸架及陜北、新疆等地油氣田建設(shè)已有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，輸氣管線已與西安、北京等大城市接通，西氣東輸工程直接貫通長(zhǎng)三角和大上海，為采用燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)解決調(diào)峰、熱電聯(lián)產(chǎn)及環(huán)保問(wèn)題創(chuàng)造了條件。1、世界燃料供需及價(jià)格分析1990-1994年世界煤炭消費(fèi)量分別為2239.3、2169.2、2159.6、2142.9和2153.2百萬(wàn)噸油當(dāng)量，石油消費(fèi)量分別為3136.6、3129.4、3152.5、3120.6和3172.4百萬(wàn)噸油當(dāng)量；1990年和1994年天然氣的消費(fèi)量為1596和2300百萬(wàn)噸油當(dāng)量。1990-1994年煤炭的消費(fèi)量以0.98%的速度下降，而與此同時(shí)，石油、天然氣的消費(fèi)量卻以0.28%和9.6%的速度增長(zhǎng)。另外，由上述分析可見(jiàn)，北美及西歐等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在解決一次燃料問(wèn)題上主要是大量進(jìn)口石油及天然氣，以此調(diào)整與優(yōu)化本國(guó)的能源結(jié)構(gòu)。而我國(guó)與此相反，立足于國(guó)內(nèi)能源的供應(yīng)。世界某機(jī)構(gòu)對(duì)世界一次能源消費(fèi)量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其結(jié)果如下表所述(括號(hào)內(nèi)數(shù)字為所占份額)：表22000-2050年世界一次能源供需預(yù)測(cè)單位：億噸油當(dāng)量1990200020102050總計(jì)80.4585.7-9398-111.6181-210總計(jì)％100100100100石油31.5834-3538-3954-58石油％4040-3839-3530-28煤炭22.5822-2627-3240-50煤炭％2825-2828-2922-24天然氣15.9618.7-2020-2550-61天然氣％2022-2121-2228-29水電核電10.0611-1213-15.637-41水電核電％121313-1420從今后世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn)看，發(fā)達(dá)國(guó)家及諸如我國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家在利用與優(yōu)化能源問(wèn)題上，還會(huì)或者應(yīng)當(dāng)會(huì)更加注重于石油與天然氣的供應(yīng)與利用。國(guó)際市場(chǎng)供需的變化會(huì)對(duì)燃料的供應(yīng)價(jià)格帶來(lái)很大的影響，下表給出了美國(guó)、西歐。日本工業(yè)用一次燃料的價(jià)格指數(shù)，見(jiàn)表3：表3美國(guó)、西歐、日本工業(yè)用一次燃料的價(jià)格指數(shù)單位：$/MMBt>u燃料煤炭石油天然氣年限5年15年5年15年5年15年美國(guó)0.230.390.260.770.380.87西歐0.230.480.180.690.631.49日本0.370.570.440.870.231.14根據(jù)世界燃料的供需及其上述指數(shù)，可以計(jì)算2000、2010年煤炭、石油、天然氣的價(jià)格水平，見(jiàn)表4:表42000、2010年煤炭、石油、天然氣的價(jià)格預(yù)測(cè)單位：$/MMBt煤炭石油天然氣2000201020002010200020101.7216.818.35.35.8對(duì)于實(shí)際操作中的天然氣項(xiàng)目的CIF的確定，需要在談判中通過(guò)調(diào)價(jià)公式的協(xié)商確定而解決。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的LNG貿(mào)易的典型調(diào)價(jià)公式分析可見(jiàn)，LNG的CIF主要隨著原油到岸價(jià)及其相關(guān)費(fèi)用和消費(fèi)物價(jià)指數(shù)等指標(biāo)變動(dòng)。三、天然氣電站在電網(wǎng)中的作用分析天然氣電站在電網(wǎng)中的作用主要取決于以下幾方面的因素：1、天然氣電站的運(yùn)行性能，即起停和調(diào)峰性能；2、天然氣電站的上網(wǎng)電價(jià)，即是否具有可競(jìng)爭(zhēng)性；3、天然氣電站的可靠性和安全性。四、發(fā)電能源的經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)國(guó)內(nèi)外發(fā)電機(jī)組設(shè)備價(jià)格及工程造價(jià)、發(fā)電燃料價(jià)格、國(guó)內(nèi)外融資貸款利率、并考慮各發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特征，我們對(duì)燃油、天然氣、LNG以及燃煤機(jī)組電站的上網(wǎng)電價(jià)的競(jìng)爭(zhēng)性進(jìn)行了測(cè)算，其結(jié)果如表5。表5：各種電站的上網(wǎng)電價(jià)單位：/噸，/MMBtu，元/千瓦時(shí)運(yùn)行小時(shí)數(shù)3000小時(shí)4000小時(shí)5000小時(shí)電站類型燃料價(jià)格平均電價(jià)還貸期電價(jià)平均電價(jià)還貸期電價(jià)平均電價(jià)還貸期電價(jià)輕油電站1500元0.6420.7170.5580.6150.5080.553重油電站1005元0.5590.6350.4760.5320.4250.471天然氣11200.5550.6310.4720.5290.4220.467天然氣21500.6060.6810.5220.5790.4720.517LNG電站13.60.6330.7090.5500.6060.4990.545LNG電站23.80.6460.7210.5620.6190.5120.557LNG電站33.60.6980.7780.6120.6720.5600.608LNG電站43.80.7130.7930.6270.6870.5750.62330萬(wàn)不脫1480.5700.6760.4680.5470.4060.46930萬(wàn)脫硫1360.5700.6760.4680.5470.4060.46930萬(wàn)脫硫1480.6470.7760.5270.6240.4550.532國(guó)60萬(wàn)1480.6710.7820.5430.6270.4670.534國(guó)60萬(wàn)脫1360.7400.8750.5880.6890.4970.578國(guó)60萬(wàn)脫1480.7750.9090.5230.7240.5320.613國(guó)60萬(wàn)1480.6280.7180.5120.5790.4410.495進(jìn)60萬(wàn)脫1480.7260.8410.5870.6730.5030.57130萬(wàn)不脫2480.5130.6760.4250.5470.3720.47030萬(wàn)脫硫2360.4780.6420.3900.5130.3370.43530萬(wàn)脫硫2480.5780.7770.4750.6240.4130.533國(guó)60萬(wàn)2480.5990.7840.4900.6290.4240.535國(guó)60萬(wàn)脫2360.6550.8770.5240.6910.4460.579國(guó)60萬(wàn)脫2480.6900.9120.5590.7260.4810.614進(jìn)60萬(wàn)2480.5600.7170.4610.5780.4010.495進(jìn)60萬(wàn)脫2480.6420.8400.5240.6720.4530.571通過(guò)上表我們可以初步得出以下結(jié)論：1、從總體上講，在煤炭?jī)r(jià)格取48美元/噸（遠(yuǎn)高于1996年6月我國(guó)進(jìn)口煤炭的到岸價(jià)為39.6美元/噸）的情況下，天然氣電站的上網(wǎng)電價(jià)與燃煤電站具有一定的可競(jìng)爭(zhēng)性；LNG電站的上網(wǎng)電價(jià)要高于燃煤電站的上網(wǎng)電價(jià)。2、在機(jī)組帶高峰負(fù)荷以及腰荷時(shí)段，LNG電站的上網(wǎng)電價(jià)遠(yuǎn)高于30萬(wàn)千瓦級(jí)燃煤機(jī)組，與國(guó)產(chǎn)60萬(wàn)千瓦級(jí)燃煤機(jī)組和進(jìn)口60萬(wàn)千瓦級(jí)燃煤機(jī)組具有可競(jìng)爭(zhēng)性。3、根據(jù)我國(guó)目前的機(jī)組造價(jià)水平，建設(shè)30萬(wàn)千瓦級(jí)燃煤機(jī)組的上網(wǎng)電價(jià)遠(yuǎn)低于建設(shè)60萬(wàn)千瓦級(jí)燃煤機(jī)組，具有明顯的效益。4、在福建電網(wǎng)和廣東電網(wǎng)，建設(shè)LNG電站主要用于調(diào)峰或部分腰荷。5、在華東電網(wǎng)，在對(duì)俄羅斯天然氣管道的天然氣價(jià)格進(jìn)行的初步測(cè)算的情況下，天然氣電站的上網(wǎng)電價(jià)比LNG電站低。6、在對(duì)俄羅斯天然氣管道的天然氣價(jià)格進(jìn)行的初步測(cè)算的情況下，在華北電網(wǎng)、東北電網(wǎng)和山東單位建設(shè)天然氣電站用于調(diào)峰是比較適宜的。五、我國(guó)利用天然氣發(fā)電的規(guī)劃設(shè)想1、LNG發(fā)電規(guī)劃設(shè)想2、管道天然氣發(fā)電規(guī)劃設(shè)想六、政策及建議1、進(jìn)口LNG和管道天然氣是一項(xiàng)涉及面廣、投資數(shù)量大、技術(shù)商務(wù)談判復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要國(guó)家有關(guān)部門加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)籌規(guī)劃。建議國(guó)家計(jì)委牽頭，組織電力部、中國(guó)石油天然氣總公司、中國(guó)海洋石油天然氣總公司以及相關(guān)的地方政府開展前期工作，按各自職責(zé)分工負(fù)責(zé)，共同做好這項(xiàng)工作。2、進(jìn)口LNG和管道天然氣是解決我國(guó)一次能源供應(yīng)不足、改善能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境質(zhì)量的重要舉措，需要國(guó)家在關(guān)稅、外匯、資金供應(yīng)等方面給予優(yōu)惠政策。在關(guān)稅方面采用國(guó)際上通用的進(jìn)口能源零關(guān)稅政策，以降低發(fā)電成本、減輕用戶負(fù)擔(dān)；在引進(jìn)外資建設(shè)燃?xì)怆姀S及進(jìn)口天然氣的支付給予規(guī)模和用匯的支持；在立項(xiàng)方面建議根據(jù)項(xiàng)目的特殊性，專門制定燃?xì)怆姀S的審批程序。3、由于燃?xì)怆娬驹陔娋W(wǎng)中所承擔(dān)的特殊作用，燃?xì)怆姀S應(yīng)由電網(wǎng)管理部門參股。4、考慮到天然氣供應(yīng)對(duì)相