我国发展燃气——蒸汽联合循环的必要性及发展方向

我国发展燃气——蒸汽联合循环的必
要性及发展方向
摘要：文章通过对燃气-蒸汽联合循环发电的特点和优势分析，结合我国现阶段经济发展的现状及政策，阐述了燃气-蒸汽联合循环发电技术在我国发展状况，并对燃气-蒸汽联合循环发电发展前景进行了深入的探讨。

关键词：燃气轮机；燃气-蒸汽联合循环发电；技术优势；发展及前景
从20世纪中期开始，随着燃气轮机技术的应用，逐渐进入发电行业，由于技术局限，当时只能作为紧急备用电源和调峰机组。

20世纪80年代后燃气轮机功率和热效率都有了很大程度的提高，世界天然气资源进一步开发，使得燃气轮机及其联合循环在电力工业中的地位发生了巨大的变化，尤其是近十几年，燃气技术得到了突飞猛进的发展，使得燃气轮机联合循环发电技术趋于成熟。

近几年在发达国家每年新增的联合循环装机容量约占火电新增容量的40%～50%，其中主要是燃气轮机联合循环机组。

随着我国天然气川气东送、西气东输等项目的实施及天然气上游资源开发和下游市场利用，使天然气产业健康持续发展，带动了我国燃气轮机联合循环发电技术的快速发展。

相继建设了一批高效率、低污染的大型燃气-蒸汽联合循环电厂，收到了良好的经济效益和社会效益。

1 燃气-蒸汽联合循环发电的特点
燃气轮机发电是一种清洁能源、绿色电力，具有高效、
节能、环保等特点。

①发电的高效率。

燃气-蒸汽联合循环发电由燃气轮机单循环和郎肯循环构成，实现了能源的梯级利用，发电效率高达56%以上，形成极具个性的火力发电特点。

这是常规燃煤电厂根本无法比拟的高效率，把天然气的资源利用率整整提高了50%。

②发电的低污染。

燃机发电利用天然气燃烧发电，相对于其他燃料发电，天然气燃烧后过不产生灰尘和炉渣，因而不会对环境产生灰渣污染；天然气燃烧后几乎不产生SO2，常规燃煤电厂的SO2排放没有了，NOx的排放量仅为燃煤的19.2%，CO的排放量仅为燃煤的42.1%，燃煤成熟的技术把NOx、CO排放量降低到10-4～10-3的水平，起到了改善整个生态环境、保护环境的作用。

③节约用水、减少用地。

由于燃机冷却用水极少（不足容量汽轮机冷却水用量的1/80），只有余热锅炉用化学除盐水，汽轮机需要冷却水，联合循环需水量大大降低，一般仅为同容量汽轮机组的1/3，因而可节约宝贵的水资源。

燃气轮机、余热锅炉均可采用模块设计安装，辅助系统少，因而联合循环占地面积较少，一般不足常规电厂的2/5，又节约了土地资源。

④运行维护方便、费用低。

燃气-蒸汽联合循环电厂自动化程度极高，操作简便，因而电厂员工仅为常规燃煤电厂的1/2，甚至更少，可节约大量的人力，提高工作效率，降低劳作力成本。

由于联合循环电厂辅助设备简单，故障率较低，
机组大修周期高于48 000 h，维护方便，维护费用较低。

⑤厂用电率低。

大型燃气轮机联合循环电厂厂用电率一般为2%～3%，而同等燃煤电厂一般接近7%，联合循环电厂相比降低4%。

以一个60万kW等级的电厂来计，每年电厂本身可节约1.2亿kW・h，大大降低了能耗，经济效益十分可观。

⑥机组运行灵活。

燃气-蒸汽联合循环发电机组的最小稳态负荷为5%，作为电网事故旋转备用时的可调容量高达95%，远高于煤电调峰机组的60%。

同时由于大型燃气-蒸汽联合循环机组在10 min内可启动并网带负荷，根据有关规定可以作为系统的冷备用，增强了系统对事故的反应能力。

2 燃气-蒸汽联合循环发电的优势
燃气-蒸汽联合循环发电是以天然气为燃料，燃气轮机和蒸汽轮机联合发电的技术。

天然气燃烧较安全，是洁净环保的优质能源，其燃烧热值高、燃烧性能好、运输方便。

燃气轮机和联合循环发电应用了热力学上布雷顿循环和郎肯循环相结合的技术，有利于高品位能量相互转换，且充分利用较低品位的能量，具有综合利用率高、效率高等优点。

当今燃气-蒸汽联合循环发电热效率已高达60%，远高于常规或超临界火力发电。

燃气-蒸汽联合循环发电与常规火力发电相比，具有热效率高、自动化程度高、低污染、启停速度快、调峰性能好、投资建设周期短、占地面积小等一系列优点。

尤其是燃气机组具有良好的燃烧性，低污染技术排放水平不断提高。

天然
气燃气-蒸汽联合循环机组与常规火力发电机组相比具有极低的污染排放，被称为“绿色能源”，可持续发展最有希望的发电技术（见表1）。

天然气燃气-蒸汽联合循环是理想的发电方式。

随着燃气-蒸汽联合循环发电优势的逐步体现，世界各国燃气轮机发电装机容量逐步增长。

3 国内燃气-蒸汽联合循环发电的发展及前景
3.1 燃气技术发展结构
我国是煤炭大国，但是天然气的开采资源少，探明的储量有限，目前除国内开采外，部分从亚洲、欧洲进口。

天然气发电对我国来说刚刚起步，一段时间还要以煤电、风电为主。

由于燃气-蒸汽联合循环发电的特点和优势，我国自20世纪末开始积极研究发展天然气燃气轮机发电技术，至今十几年来该技术在我国的发展也日趋成熟，先后在我国广东、四川、黑龙江多个地区建成燃气-蒸汽联合循环发电厂，燃气-蒸汽联合循环发电在我国电力行业的份额也逐年增加，已成为我国电力结构中一个重要组成部分。

尤其是近年来我国天然气勘探与开发力度的加大，以及从国外引进天然气（包括液化天然气）项目的实施，天然气工业出现了蓬勃而发展的喜人景象，在未来的一段时间内，我国的天然气的可用量将成倍的增长。

为发展燃气-蒸汽联合循环发电奠定了坚实的基础，创造了有利的条件。

3.2 发展必要性
目前，我国的经济发展速度较快，人民生活水平逐步提高，“经济发展，电力先行”，为了防止电力紧张，电力发展势在必行。

我国的电力负荷常常出现不稳定性。

例如：我国电力总量增长过快，致使负荷峰谷差矛盾越发突出；社会专业化生产规模的提高促进了地区性电力负荷分布不均；国内电网建设无法满足广大地区发展用电的需求；电力负荷的昼夜及季节波动大；大型水电和核电站建成后满足大部分地区的电力需求，并以基本负荷发电，使电网缺少区域性调峰机组；2012年夏季，我国南方多个地区就出现了严重供电紧张，致使多家民营小企业关停。

可见我国必须将火电、水电、核电和各种先进的发电技术相结合，也必须加快燃气-蒸汽联合循环发电技术的发展，燃气-蒸汽联合循环发电的特点和优势会在电网中发挥重要作用，而燃用天然气分布式能源机组的冷、热、电联供是燃气轮机发展的总体趋势，是解决电力负荷峰谷差及地方对冷、热能源需求的有效途径，它已成为电力结构中重要的组成部分，在我国具有广阔的发展前景。

3.3 未来发展方向
天然气分布式能源是绿色、环保、低碳、清洁能源，以天然气为燃料，通过燃气轮机（或内燃机）发电，余热可为用户提供不同等级的热能，是一种建立在用户端的供能方式，能源转换效率可达70%～90%。

可为供能区域企业提供高品质的工业蒸汽，为办公、学校、宾馆、居民等集中提供采暖、制冷空调及生活热水，实现冷、热、电三种产品联合供应，获得冷、热、电、产、供、销全程价值效益。

对调整园区能
源结构，改变传统的生产方式和消费方式，提升生产、生活品质，合理利用资源，保护地区生态环境，建设生态经济区，打造低碳城市品牌，促进低碳经济发展具有十分重要的意义。

国家已出台很多相关的扶持政策，从而推动分布式能源项目的建设。

随着国家对节能减排的重视以及对新能源技术的支持，以冷热电三联供系统为核心的分布能源技术已经在国内各类区域供能中得到实际应用，如上海浦东机场、广州大学城等大型公建项目。

因此，基于优势，天然气分布式能源项目是我国燃气技术未来发展的主要方向。

4 国内政策分析
燃气-蒸汽联合循环发电投入商业运营，除了要保证有充足的天然气来源外，还需保证发电的经济性，国内天然气气价高，国家对燃气电站上网电价没有出台政策，造成成本高，经济性差，限制了其在发电行业中的发展。

近年来，国家有关部门针对燃气发电及天然气价格，相继出台了有关政策，可以说喜忧参半。

①相关利好消息。

2012年10月24日，国务院新闻办公室发表《中国的能源政策（2012）》白皮书，将极大促进清洁能源利用，实现天然气发电直供及无歧视、无障碍接入电网；新版《天然气利用政策》的实施，对于非煤炭基地省市的燃气发电许可放宽，明确规定天然气发电项目为政策优先支持类消费项目，分布式能源、燃气空调等领域将会迎来较大的发展机遇；在天然气价格方面，加快理顺天然气价格与
可替代能源比价关系。

②相关不利因素。

2012年《政府工作报告》提出，在全国范围实施原油、天然气资源税从价计征改；建立并完善天然气上下游价格联动机制。

5 结语
燃气-蒸汽联合循环发电是高效、节能、环保的发电技术，必须加快发展燃气轮机热电联产，是社会整体综合发展的要求，也是我国发展电力的必然趋势。

然而天然气价格偏高，使燃气发电成本大幅度增加，远远高于常规火电的成本，使燃气-蒸汽联合循环发电与常规火力发电机组在经济上相比缺乏竞争力。

我国必须制定合理的电价政策，使燃气-蒸汽联合循环发电厂能承受天然气价格高的风险，及天然气价格波动风险，则燃气-蒸汽联合循环发电将有条件进一步降低电价，发挥其优势，使其会更有竞争力。

那么燃气-蒸汽联合循环发电将得到更快更好的发展。