郭建福

摘 要：隨著全球范圍內(nèi)的能源緊張問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，針對(duì)電力資源的開(kāi)發(fā)和利用的研究越來(lái)越多，以燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備為基礎(chǔ)的具有更高效發(fā)電功能的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)受到了世界各國(guó)的追捧。由此，也帶動(dòng)了我國(guó)燃?xì)廨啺l(fā)電的快速發(fā)展。本文基于燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，就燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備在我國(guó)的市場(chǎng)發(fā)展前景進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；發(fā)電；市場(chǎng)前景

中圖分類(lèi)號(hào)：TK471 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在電力資源被廣泛應(yīng)用以來(lái)，火電站汽輪機(jī)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)一直是電力開(kāi)發(fā)的主要設(shè)備。然而，隨著煤炭資源的日益減少，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的需求卻在不斷提升，同時(shí)全世界的環(huán)保意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)，針對(duì)更為高效、清潔的發(fā)電設(shè)備的研發(fā)使得燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備進(jìn)入了大眾的視野。

作為一種清潔高效、低成本高可靠的供能系統(tǒng)，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的適配性極強(qiáng)，可以在多種發(fā)電模式中發(fā)揮作用，尤其是其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的開(kāi)發(fā)，使得燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的效率和機(jī)動(dòng)性得到了更大的提升，即可以作為電網(wǎng)的調(diào)峰機(jī)組使用，也可以用于電網(wǎng)的基礎(chǔ)發(fā)電，同時(shí)還能滿足環(huán)保需求，這使得燃?xì)廨啓C(jī)迅速占領(lǐng)了電力開(kāi)發(fā)的主流地位。

我國(guó)對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的關(guān)注始于改革開(kāi)放后社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)電力能源的需求快速提升的階段，一批先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的引進(jìn)和應(yīng)用，為緩解我國(guó)電力資源緊缺的現(xiàn)狀起到了巨大作用。隨著科技發(fā)展的需求和我國(guó)能源政策的調(diào)整更新，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備在我國(guó)的應(yīng)用受到了更多的重視，并使其發(fā)展前景更為明朗。

一、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)概述

20世紀(jì)50年代，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)正式誕生。由于相關(guān)技術(shù)具有較明顯的缺陷，當(dāng)時(shí)的燃?xì)廨啓C(jī)單機(jī)容量小，熱效率低下，在電力系統(tǒng)中僅作為緊急備用的電源和調(diào)峰機(jī)組使用。但是，相關(guān)的技術(shù)的發(fā)展一直保持著較好的勢(shì)頭，到了20世紀(jì)60年代，隨著燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的安全性和調(diào)峰作用被充分認(rèn)識(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備在國(guó)外電網(wǎng)中的普及率迅速提升到了8%～12%。到了20世紀(jì)80年代，基于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)型的出現(xiàn)使得燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的功率和效率得到了質(zhì)的提升，使其成為具備了基本負(fù)荷和中間負(fù)荷的功能，徹底改變了燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備僅僅只能作為緊急備用電源和調(diào)峰機(jī)組的次要地位。在美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的使用率得到了廣泛的應(yīng)用，目前在美國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電容量已占到了全國(guó)發(fā)電總?cè)萘康?4%，而在德國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電容量更是占到了全國(guó)發(fā)電總?cè)萘康?/3。燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)在火利發(fā)電中的重要作用已突顯出來(lái)。多家知名企業(yè)如GE、三菱、西門(mén)子等均參與到了燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的研究中，并取得了較大的技術(shù)突破。

二、燃?xì)廨啺l(fā)電技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展

1.我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展現(xiàn)況

1959年，我國(guó)通過(guò)瑞士BCC公司引進(jìn)了兩套6200kW的單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)列車(chē)發(fā)電機(jī)組，自此開(kāi)始了我國(guó)對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)技術(shù)的研究應(yīng)用。到了20世紀(jì)60年代，上汽、南汽、哈汽、東汽等廠家均開(kāi)展了針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工作，并使我國(guó)燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備的總裝機(jī)容量達(dá)到了6萬(wàn)kW，初步實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電領(lǐng)域的啟動(dòng)性研究。然而，由于技術(shù)方面的相對(duì)落后，這些投入使用的燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備均為單循環(huán)機(jī)組，且燃?xì)獬鯗剌^低，僅為600℃～700℃，熱效率也只達(dá)到了16%～25%。隨后，由于政治、經(jīng)濟(jì)等多方面因素的影響，直到1972年和1976年，我國(guó)分別從英國(guó)和日本引進(jìn)10套功率在21700kW～23000kW的單循環(huán)機(jī)組，才將我國(guó)的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組總裝機(jī)容量提升到了30萬(wàn)kW，與此同時(shí)大批廠家退出了對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的研究，這一狀況一直持續(xù)到改革開(kāi)放以后，才得以改善。進(jìn)入21世紀(jì)，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)電力資源的需求不斷提升，燃機(jī)電站的建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期，然而截止2016年底，其在電網(wǎng)中的總裝機(jī)容量比例依然只占4.2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外對(duì)于燃?xì)廨啺l(fā)電技術(shù)的應(yīng)用程度。但近年來(lái)，受利好政策、能源、環(huán)保等因素的影響和推動(dòng)，我國(guó)的燃?xì)獍l(fā)電量正處于快速上升的階段。據(jù)中電聯(lián)發(fā)布的2015年電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)快報(bào)顯示，2014年，我國(guó)的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)裝機(jī)容量為5697萬(wàn)kW，發(fā)電量為1332.8257億kW·h；2015年，這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)分別為6637萬(wàn)kW和1658.3766億kW·h，僅一年時(shí)間，我國(guó)的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和發(fā)電量就分別增長(zhǎng)了16.5%和24.4%。

目前，我國(guó)的燃?xì)獍l(fā)電應(yīng)用具有明顯的地域特征，在東南沿海、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海等一次性能源匱乏、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，燃?xì)廨啓C(jī)電廠的分布更為密集，就發(fā)電量來(lái)看華南、華東地區(qū)占有的比重最大，其次是華北地區(qū)；就裝機(jī)容量來(lái)看，廣東省的燃?xì)廨啓C(jī)電廠裝機(jī)容量最高，達(dá)到了全國(guó)23%的占比，其次是江蘇15%、浙江12%、上海9%。

2.我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)水平

在20世紀(jì)80年代以前，我國(guó)建立的燃機(jī)電站均采用的是單循環(huán)機(jī)組，這種類(lèi)型的燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率一般僅為26%以內(nèi)。80年代后期興建的燃機(jī)電站大多采用了輕柴油、原油、重油為燃料，等級(jí)為36MW和100MW。進(jìn)入21世紀(jì)，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)再一次提升了燃?xì)廨啓C(jī)的等級(jí)，即將投運(yùn)的燃機(jī)電廠燃?xì)獬鯗貙⑦_(dá)到了1500℃，單循環(huán)熱效率約為40%，聯(lián)合熱效率則達(dá)到了61%。目前，國(guó)內(nèi)的燃?xì)廨啓C(jī)電廠主要采用的是燃?xì)?蒸汽循環(huán)的運(yùn)行方式。燃?xì)?蒸汽循環(huán)方式的優(yōu)勢(shì)在于在燃燒天然氣產(chǎn)生高溫?zé)煔鈱⒁徊糠譄崮芡ㄟ^(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的做功轉(zhuǎn)換成高品位電能的同時(shí)，還可利用燃?xì)廨啓C(jī)排煙中的余熱進(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換獲得電能，另外還可實(shí)現(xiàn)供熱和制冷的需求，使能源的利用率大幅度提升。

三、燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備在我國(guó)的市場(chǎng)前景分析

1.燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的性能已明顯提升，并在世界范圍內(nèi)得到了迅速推廣，使得燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的數(shù)量達(dá)到了與汽輪發(fā)電機(jī)組相當(dāng)?shù)囊?guī)模，而燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備的主要應(yīng)用范圍包括：

（1）通過(guò)組建大功率、高效率的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠，將更為廉價(jià)、清潔的天然氣燃料利用于電廠生產(chǎn)，不僅有利于控制發(fā)電成本，更有利于環(huán)境保護(hù)。

（2）由于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠的建造成本較低，且具有啟動(dòng)速度快、自動(dòng)化程度高、占地少、耗水少等特點(diǎn)，更適合用作調(diào)峰電廠，并獲得了世界范圍內(nèi)的認(rèn)可和應(yīng)用。

（3）針對(duì)原有的單循環(huán)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)改造，尤其是對(duì)服役長(zhǎng)達(dá)30年以上的單循環(huán)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的改造，可以在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行增加容量、提升效率的改造工作，同時(shí)還可以減少電廠運(yùn)行對(duì)環(huán)境的污染和實(shí)現(xiàn)發(fā)電成本的有效控制。

（4）針對(duì)早期興建的核電廠進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)改造，可以利用燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組代替核反應(yīng)堆，充分利用原有的汽輪發(fā)電機(jī)級(jí)和輸變電設(shè)備，使原電廠的生產(chǎn)資源繼續(xù)發(fā)揮作用，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（5）不少早期建造的火力發(fā)電廠主要是以煤炭為生產(chǎn)燃料的，而隨著煤炭資源的快速消耗和燃燒煤炭帶來(lái)的污染對(duì)環(huán)境造成的威脅越來(lái)越不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，針對(duì)這一批電廠的改造需求日益迫切，而燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠為相關(guān)的改造計(jì)劃提供了可行性方案，并促使了相關(guān)改造工作的快速開(kāi)展。

2.我國(guó)燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備的應(yīng)用前景

目前，我國(guó)電力生產(chǎn)依然還是以燃煤電廠為主導(dǎo)，其裝機(jī)總?cè)萘考s占整體的57%左右，燃?xì)怆姀S只占到了4.2%左右的份額。由于我國(guó)的水力資源有限，且石油、天然氣供應(yīng)不足等問(wèn)題，在今后的一段時(shí)間內(nèi)，以燃煤電廠為主的電力生產(chǎn)模式還會(huì)得以維持，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用電量的持續(xù)增加已是必然趨勢(shì)，為滿足社會(huì)對(duì)電力資源的需求，預(yù)估今后我國(guó)每年新增的發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量可達(dá)5.5%左右。

在火電機(jī)組中，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠在提高電力資源生產(chǎn)、緩解電力供需矛盾方面的優(yōu)勢(shì)必將使其在我國(guó)未來(lái)的電力生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。特別是在東南沿海地區(qū)，由于海上油氣田的開(kāi)發(fā)利用不斷加大，在很大程度上解決了油氣燃料的供應(yīng)的問(wèn)題，同時(shí)隨著天然氣、液化石油氣的進(jìn)口價(jià)格不斷下降，使得應(yīng)用天然氣等資源的燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組在推廣和應(yīng)用上更具潛力。

我國(guó)發(fā)改委發(fā)布的《國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃（2014～2020年）》中指出，到2020年，我國(guó)的天然氣消費(fèi)量將達(dá)到3600億m3，在一次性能源消費(fèi)中可達(dá)10%以上的比重，結(jié)合中電聯(lián)發(fā)布的《“十三五”天然氣發(fā)電需求預(yù)測(cè)》中對(duì)2020年我國(guó)天然氣發(fā)電規(guī)模1億kW左右（其中，分布式發(fā)電量4000萬(wàn)kW）的預(yù)計(jì)，我國(guó)目前的燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備的總裝機(jī)容量顯然是不夠的，也就是說(shuō)在未來(lái)我國(guó)將迎來(lái)一個(gè)燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備發(fā)展和裝備的良好時(shí)機(jī)。

結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)保意識(shí)的不斷深入，傳統(tǒng)的燃煤汽輪機(jī)組在電力生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染問(wèn)題日益受到大眾的關(guān)注，社會(huì)對(duì)于清潔性能源的需求更為強(qiáng)烈，為解決電力生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，我國(guó)的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)設(shè)備必然會(huì)向更為清潔的能源發(fā)電方向發(fā)展，由此必然會(huì)擴(kuò)大燃?xì)廨啺l(fā)電設(shè)備的市場(chǎng)，使燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電在我國(guó)得到更廣闊的利用。

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