天然气发电技术特点和应用前景
2006-09-04 15:43:33 来源：中国电机工程学会燃气轮机发电专委会
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电力18讯： 糜洪元，张继平
（ 广东 深圳 518052）
摘要： 本文对使用优质燃料天然气高效发电的燃气－蒸汽联合循环发电的应用特点加以分析，提出燃气－蒸汽联合循环发电在电力结构中的作用，提出研究、制定合理价格政策的建议，以推动我国天然气燃气轮机发电事业。
关键词：天然气 燃气－蒸汽联合循环发电 价格政策
在“西部大开发”战略的指引下，史无前例的“西气东输”工程全面施工，引进液化天然气和管道气项目也全面开展。国家重点支持发展的天然气燃气―蒸汽轮机联合循环发电工程首批联合招标项目装机总容量8 000 MW，计划于2005~2006年建成发电。以引进技术形成自主开发能力为目标的燃气轮机制造产业也在分阶段实现。我国天然气燃气轮机和联合循环发电进入一个新的发展时期。
据统计，2001年世界天然气消费量达24 049亿立方米，天然气在世界能源消费结构中的比例达24.7%。第16世界石油大会报告认为2010年全球天然气消费量将增加到49 000亿立方米，且预计到2040年天然气在世界能源消费结构中的比例将上升到51%。
当今世界主要工业发达国家能源结构中天然气所占比例为：美国25.8%，英国38.1%，俄罗斯54.6 %。而我国仅为2.5%。
此外在1995年世界电力结构中天然气发电占18.54%，当时我国是1.4%。近期我国天然气燃气轮机发电装机容量将有增加，但预计到2006年天然气发电在电力结构中的比重仅达2.7%。
以上统计说明，我国在天然气应用和天然气发电上与世界工业发达国家相比有巨大差距，努力推动我国天然气发电的任务是紧迫的，也是有很大发展空间的。
一 优质燃料天然气应主要用于燃气轮机联合循环的高效发电。
天然气是化石能源中最洁净的燃料，在燃烧性能、热值、运输等各方面都是最优质的燃料。燃气轮机和联合循环发电应用热力学上布雷顿循环和朗肯循环相结合，既有利于高品位能量的转换，又能充分利用较低品位的能量，具有能源综合利用和最高效率的优点。当今燃气―蒸汽轮机联合循环发电热效率已达到60%，远高于常规或超临界火力发电水平，（见表1）。
表1 常规燃煤火力发电与燃气-蒸汽轮机联合循环热效率的比较
机组容量 基本参数 运行地点
/产地 投运年代 热效率（%）
350 MW超临界汽轮
发电机组 31 MPa
566/566/566 ℃ 日本
川越电厂 1989～
1990年 41.9
300 MW超临界汽轮
发电机组 25.1 MPa
560/560 ℃ 丹麦
Vest Kraft 1992年 45.3
348.5 MW S109FA
燃气/蒸汽联合循环 压比14.7
燃气初温1320 ℃ 美国
GE 20世纪
90年代 56.3
396 MW KA26
燃气/蒸汽联合循环 压比30
燃气初温1 260 ℃ 两段燃烧 瑞士
ABB 20世纪
90年代后期 58.5
420 MW S109H
燃气/蒸汽联合循环 压比23.2
燃气初温1 430 ℃ 美国GE
（已有订单） 20世纪
90年代末 60
应用天然气燃料燃气/蒸汽联合循环发电的另一个优点是最低的环境污染排放。燃气轮机具有优良的燃烧特性，控制低污染排放技术水平不断提高。天然气燃气/蒸汽轮机联合循环机组与常规火力发电机组相比具有最低的污染排放，被称为“绿色能源”，是可持续发展最有希望的发电技术（见表2）。
表2 装机容量500 MW 燃用天然气电厂和燃煤电厂的环境影响比较
注： 1 原煤热值按全国平均值19 678 kJ/kg(4 700 kcal/kg)计；
2 原煤含硫按1.1%，灰份按27%计；
3 年耗煤量150万吨，除尘效率98.5%；
4 燃天然气电厂值取国外资料
由于天然气燃气－蒸汽联合循环是最理想的发电方式，世界燃气轮机发电装机容量大幅度增长。1996年6月到1997年5月世界燃气轮机订货总功率数 28 222 MW，1998年6月到1999年5月订货总功率翻了一番，达到64 254 MW。燃气轮机发电已是电力结构中的重要组成部分，在新增发电容量中更占主要份额。据报告美国南方电力公司发电新增装机容量中燃气轮机和联合循环占90%以上。
二 我国燃气轮机发电应是电力结构中的又一重要组成部分
世界能源结构中，煤炭仍是最丰富的资源。预测全球石油储量尚可开发60年，天然气有120年，煤炭则有200年。我国对煤炭的依赖尤为重要。中国是煤炭大国，现探明的天然气储量有限，应用天然气还要依靠进口，在天然气发电方面也刚起步。我国以燃煤火电为主的状况将会持续一个漫长的岁月。
但是我国应积极发展天然气燃气轮机发电，目的是优化我国电力结构，提升我国电力技术水平。这就要求充分发挥天然气燃气-蒸汽联合循环发电的优点，来加速发展我国天然气发电。
燃气轮机联合循环发电与常规火力发电相比，除具有热效率高、排放污染少外，还具有灵活机动、调峰性能好，以及投资低、建设周期短、占地面积少等一系列优点。
燃气轮机和联合循环发电在电力结构中最适当
（ 广东 深圳 518052）
摘要： 本文对使用优质燃料天然气高效发电的燃气－蒸汽联合循环发电的应用特点加以分析，提出燃气－蒸汽联合循环发电在电力结构中的作用，提出研究、制定合理价格政策的建议，以推动我国天然气燃气轮机发电事业。
关键词：天然气 燃气－蒸汽联合循环发电 价格政策
在“西部大开发”战略的指引下，史无前例的“西气东输”工程全面施工，引进液化天然气和管道气项目也全面开展。国家重点支持发展的天然气燃气―蒸汽轮机联合循环发电工程首批联合招标项目装机总容量8 000 MW，计划于2005~2006年建成发电。以引进技术形成自主开发能力为目标的燃气轮机制造产业也在分阶段实现。我国天然气燃气轮机和联合循环发电进入一个新的发展时期。
据统计，2001年世界天然气消费量达24 049亿立方米，天然气在世界能源消费结构中的比例达24.7%。第16世界石油大会报告认为2010年全球天然气消费量将增加到49 000亿立方米，且预计到2040年天然气在世界能源消费结构中的比例将上升到51%。
当今世界主要工业发达国家能源结构中天然气所占比例为：美国25.8%，英国38.1%，俄罗斯54.6 %。而我国仅为2.5%。
此外在1995年世界电力结构中天然气发电占18.54%，当时我国是1.4%。近期我国天然气燃气轮机发电装机容量将有增加，但预计到2006年天然气发电在电力结构中的比重仅达2.7%。
以上统计说明，我国在天然气应用和天然气发电上与世界工业发达国家相比有巨大差距，努力推动我国天然气发电的任务是紧迫的，也是有很大发展空间的。
一 优质燃料天然气应主要用于燃气轮机联合循环的高效发电。
天然气是化石能源中最洁净的燃料，在燃烧性能、热值、运输等各方面都是最优质的燃料。燃气轮机和联合循环发电应用热力学上布雷顿循环和朗肯循环相结合，既有利于高品位能量的转换，又能充分利用较低品位的能量，具有能源综合利用和最高效率的优点。当今燃气―蒸汽轮机联合循环发电热效率已达到60%，远高于常规或超临界火力发电水平，（见表1）。
表1 常规燃煤火力发电与燃气-蒸汽轮机联合循环热效率的比较
机组容量 基本参数 运行地点
/产地 投运年代 热效率（%）
350 MW超临界汽轮
发电机组 31 MPa
566/566/566 ℃ 日本
川越电厂 1989～
1990年 41.9
300 MW超临界汽轮
发电机组 25.1 MPa
560/560 ℃ 丹麦
Vest Kraft 1992年 45.3
348.5 MW S109FA
燃气/蒸汽联合循环 压比14.7
燃气初温1320 ℃ 美国
GE 20世纪
90年代 56.3
396 MW KA26
燃气/蒸汽联合循环 压比30
燃气初温1 260 ℃ 两段燃烧 瑞士
ABB 20世纪
90年代后期 58.5
420 MW S109H
燃气/蒸汽联合循环 压比23.2
燃气初温1 430 ℃ 美国GE
（已有订单） 20世纪
90年代末 60
应用天然气燃料燃气/蒸汽联合循环发电的另一个优点是最低的环境污染排放。燃气轮机具有优良的燃烧特性，控制低污染排放技术水平不断提高。天然气燃气/蒸汽轮机联合循环机组与常规火力发电机组相比具有最低的污染排放，被称为“绿色能源”，是可持续发展最有希望的发电技术（见表2）。
表2 装机容量500 MW 燃用天然气电厂和燃煤电厂的环境影响比较
注： 1 原煤热值按全国平均值19 678 kJ/kg(4 700 kcal/kg)计；
2 原煤含硫按1.1%，灰份按27%计；
3 年耗煤量150万吨，除尘效率98.5%；
4 燃天然气电厂值取国外资料
由于天然气燃气－蒸汽联合循环是最理想的发电方式，世界燃气轮机发电装机容量大幅度增长。1996年6月到1997年5月世界燃气轮机订货总功率数 28 222 MW，1998年6月到1999年5月订货总功率翻了一番，达到64 254 MW。燃气轮机发电已是电力结构中的重要组成部分，在新增发电容量中更占主要份额。据报告美国南方电力公司发电新增装机容量中燃气轮机和联合循环占90%以上。
二 我国燃气轮机发电应是电力结构中的又一重要组成部分
世界能源结构中，煤炭仍是最丰富的资源。预测全球石油储量尚可开发60年，天然气有120年，煤炭则有200年。我国对煤炭的依赖尤为重要。中国是煤炭大国，现探明的天然气储量有限，应用天然气还要依靠进口，在天然气发电方面也刚起步。我国以燃煤火电为主的状况将会持续一个漫长的岁月。
但是我国应积极发展天然气燃气轮机发电，目的是优化我国电力结构，提升我国电力技术水平。这就要求充分发挥天然气燃气-蒸汽联合循环发电的优点，来加速发展我国天然气发电。
燃气轮机联合循环发电与常规火力发电相比，除具有热效率高、排放污染少外，还具有灵活机动、调峰性能好，以及投资低、建设周期短、占地面积少等一系列优点。
燃气轮机和联合循环发电在电力结构中最适当
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