易 超，于長(zhǎng)友，葉子菀，張 健

(電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120)

1 H型燃機(jī)特點(diǎn)

從2003年世界上第一臺(tái)采用燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行至今，聯(lián)合循環(huán)電力系統(tǒng)憑借其清潔高效的特點(diǎn)，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。2016年全球最高效H型聯(lián)合循環(huán)電廠誕生，標(biāo)志著燃?xì)廨啓C(jī)又一次實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)是目前世界上初溫最高、功率最高以及效率最高的燃?xì)廨啓C(jī)，其與余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)組成燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組整體效率將超過(guò)60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他形式的火力發(fā)電機(jī)組和其他型號(hào)的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組[1]。

目前世界上重型燃機(jī)生產(chǎn)廠家主要有美國(guó)GE公司(與哈爾濱電氣集團(tuán)建立了合作伙伴關(guān)系)、德國(guó)西門(mén)子公司(與華電重工建立了合作伙伴關(guān)系)、日本三菱公司(與東方電氣集團(tuán)建立了合作伙伴關(guān)系)、意大利安薩爾多公司(上海電氣收購(gòu)了其部分股份，建立了伙伴關(guān)系)。與F級(jí)和E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)相比，最新H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)更先進(jìn)，出力更大，效率更高。目前國(guó)外已有多臺(tái)H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)順利投入商業(yè)運(yùn)行，其高效率和高可靠性已得到市場(chǎng)的驗(yàn)證，在世界范圍內(nèi)正獲得愈來(lái)愈多的青睞[2]。目前國(guó)內(nèi)已有H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)項(xiàng)目正在建設(shè)，未來(lái)將成為我國(guó)大型天然氣發(fā)電項(xiàng)目的首選機(jī)型之一。

目前，針對(duì)H型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的造價(jià)對(duì)比研究與經(jīng)濟(jì)性分析還鮮見(jiàn)報(bào)道，本文將就這些方面開(kāi)展工作，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度對(duì)兩種高效聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)比分析為國(guó)內(nèi)有關(guān)項(xiàng)目決策與建設(shè)給出參考。

表1列出了各大生產(chǎn)廠商的H型燃機(jī)的型號(hào)和主要性能參數(shù)。

聯(lián)合循環(huán)機(jī)組一種配置方式是采用單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組即燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)連接在同一軸上的配置方式，1+1(或稱(chēng)“一拖一”)，由燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。另一種配置方式是多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組即燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)分別驅(qū)動(dòng)各自的發(fā)電機(jī)且不連接在同一軸上的布置方式。多軸機(jī)組通常有下列組合形式：1+1 (或稱(chēng)“一拖一”)機(jī)組，2+1 (或稱(chēng)“二拖一”)機(jī)組。單軸一般用于純凝發(fā)電，熱電聯(lián)供一般采用多軸型式。單軸與多軸“一拖一”布置方式的比較見(jiàn)表2。

本文采用的H型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組裝機(jī)方案擬定為：燃?xì)廨啓C(jī)采用H級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)；余熱鍋爐采用三壓、臥式、自然循環(huán)、無(wú)補(bǔ)燃型，同步建設(shè)脫硝裝置；蒸汽輪機(jī)采用三壓(帶補(bǔ)汽)、可調(diào)整抽汽、凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。共同構(gòu)成1套H級(jí)多軸“一拖一”配置燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)供熱機(jī)組。作為比對(duì)的F級(jí)燃機(jī)也采用多軸“一拖一”配置。

2 H型與F型燃?xì)廨啓C(jī)造價(jià)對(duì)比分析

按目前我國(guó)建設(shè)H型燃機(jī)項(xiàng)目的造價(jià)水平，以西門(mén)子機(jī)型為例，分別選取SGT5-8000H與SGT5-4000F兩種機(jī)型，對(duì)多軸“一拖一”配置方式的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行造價(jià)對(duì)比分析。表3數(shù)據(jù)為同期投資兩臺(tái)機(jī)組費(fèi)用。

表3 H型燃機(jī)與F型燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組各系統(tǒng)主要投資比較 萬(wàn)元

由表3可見(jiàn)，同期建設(shè)兩臺(tái)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，H型較F型燃機(jī)造價(jià)上高約6.5億元，其中約5億元的增加投資來(lái)自熱力系統(tǒng)，占比達(dá)到77%。

因此有必要進(jìn)一步對(duì)二者的熱力系統(tǒng)進(jìn)行比較，以探究投資增加的原因。表4列出了H型與F型燃機(jī)熱力系統(tǒng)主要設(shè)備的比較情況。表4中所列主要設(shè)備費(fèi)用占到了熱力系統(tǒng)造價(jià)增加部分的96%，其中貢獻(xiàn)占比最大的是燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、與余熱鍋爐，分別達(dá)到44%，30%與17%。單個(gè)設(shè)備漲幅最大的是蒸汽輪機(jī)，從F級(jí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)到H級(jí)，漲幅達(dá)到115%，主要是裝機(jī)容量增加引起的；其次是燃?xì)廨啓C(jī)，漲幅約50%，H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)較F級(jí)不論是容量還是效率都有明顯提升。

表4 H型燃機(jī)與F型燃機(jī)單套多軸“一拖一”配置方式熱力系統(tǒng)主要設(shè)備造價(jià)比較 萬(wàn)元

表5是在同樣建設(shè)條件下，同期建設(shè)兩臺(tái)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，H型較F型燃機(jī)整體投資高約7.4億元。單位造價(jià)而言，H型較F型高40元/kW，僅高2%左右。目前我國(guó)H型 燃機(jī)尚處于早期項(xiàng)目的引入階段，隨著后續(xù)建設(shè)項(xiàng)目逐步成熟，造價(jià)還將有明顯的下降空間[4]，可以預(yù)見(jiàn)單位造價(jià)水平也將較F型機(jī)組更低。

表5 H型燃機(jī)與F型燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組整體投資比較

3 經(jīng)濟(jì)性分析

基于以上造價(jià)數(shù)據(jù)，對(duì)H型燃機(jī)與F型燃機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，結(jié)合某項(xiàng)目設(shè)計(jì)邊界條件，以項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率8%進(jìn)行測(cè)算，主要計(jì)算參數(shù)如下：

H型燃機(jī)按年發(fā)電量4 681 GW·h，年供熱量861萬(wàn)GJ，天然氣價(jià)(含稅) 2.4元/Nm3，經(jīng)營(yíng)期平均熱價(jià)(含稅) 59元/GJ；F型燃機(jī)按年發(fā)電量3 465 GW·h，年供熱量651萬(wàn)GJ，天然氣價(jià)(含稅) 2.4元/Nm3，經(jīng)營(yíng)期平均熱價(jià)(含稅) 59元/GJ。具體經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 H型燃機(jī)與F型燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組資本金內(nèi)部收益率8%時(shí)財(cái)務(wù)分析指標(biāo)一覽表

由表6可見(jiàn)，在給定的天然氣價(jià)(含稅)2.4元/Nm3，設(shè)定項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率8%條件下，H級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)期平均上網(wǎng)電價(jià)(含稅)更低，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更有競(jìng)爭(zhēng)力。

不確定性分析：在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化較為復(fù)雜，需考慮氣價(jià)、發(fā)電小時(shí)數(shù)以及投資變化的可能。本文就此進(jìn)行了電價(jià)敏感性分析，分析結(jié)果見(jiàn)表7。其中基本電價(jià)方案對(duì)應(yīng)上述方案中投資方財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率8%的算例。

表7 H型燃機(jī)敏感性分析表

由表7可見(jiàn)，經(jīng)營(yíng)期電價(jià)受天然氣價(jià)的影響相對(duì)更為敏感。當(dāng)燃料價(jià)格降低/增加10%時(shí)，經(jīng)營(yíng)期電價(jià)分別達(dá)到491元 /MW·h與 599元 /MW·h。敏感度其次的為發(fā)電量和投資。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)論是環(huán)保優(yōu)勢(shì)還是政策方面，天然氣發(fā)電在我國(guó)電力裝機(jī)的占比逐步增加將成為一個(gè)趨勢(shì)。H級(jí)燃機(jī)代表當(dāng)前最先進(jìn)的燃機(jī)水平，從技術(shù)發(fā)展角度看，選用H級(jí)燃機(jī)是技術(shù)發(fā)展的必然要求。本文就目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為成熟的9F燃機(jī)與H級(jí)燃機(jī)進(jìn)行高效聯(lián)合循環(huán)機(jī)組開(kāi)展了造價(jià)及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)對(duì)比研究，為有關(guān)項(xiàng)目決策與建設(shè)給出參考。通過(guò)造價(jià)對(duì)比可知，同期建設(shè)兩臺(tái)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，H型較F型燃機(jī)造價(jià)高約6.5億元，其中約80%的投資增加來(lái)自主要設(shè)備上。經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方面，H級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組平均上網(wǎng)電價(jià)相比F級(jí)更低，經(jīng)濟(jì)上更有競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)對(duì)發(fā)電量、氣價(jià)及投資三方面進(jìn)行不確定分析，可以看到平均上網(wǎng)電價(jià)受天然氣價(jià)的影響相對(duì)更為敏感。