燃气发电:引爆中国天然气黄金时代

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  • 作为几乎能和可再生能源媲美的清洁能源,天然气燃烧中氮氧化物的排放仅为煤炭的1/5左右,二氧化硫的排放几乎为零。突破常规大幅度加大天然气利用,特别是加大天然气对煤炭的替代,已经成为世界能源升级和改善环境的关键一招。

    就在11月4日,中国国家发改委发布了关于印发《国家应对气候变化规划(2014-2020年)》(以下简称《规划》)的通知。《规划》要求,到 2020年,控制温室气体排放行动目标要全面完成。要求单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%~45%,非化石能源占一次能源消费的比重要占到15%左右。

    根据发改委的规划,2020年,中国天然气消费量在一次能源消费中的比重将达到10%以上,利用量将达到3600亿立方米。这意味着,在未来中国能源消费结构中,天然气的黄金时代正在来临。

    随着天然气占中国一次能源消费比重的不断提高,天然气发电清洁环保的优势也越来越得到市场的认可。2013年中国天然气发电装机继续保持高速增长,中国电力企业联合会发布的数据显示,截止到2013年年底,我国天然气发电装机已达4309万千瓦,占全国总装机容量的3.45%;发电量达1143亿千瓦时,占总发电量的2.19%,已经超越核电,成为中国第四大电源。

    此外,中国能源发展“十二五”规划也明确提出,“十二五”期间新增(集中的)天然气发电3000万千瓦,到2015年,中国天然气发电(集中式)装机规模将达到5600万千瓦。

    根据近期中国电力企业联合会发布的《“十三五”天然气发电需求预测》报告指出,到2020年中国天然气发电装机规模将达1亿千瓦左右,占总发电装机的4.71%。

    正如GE公司在“中国天然气时代”白皮书中所指出的一样,过去十年,中国能源战略的主要侧重点是煤炭和石油。事实上,过去是煤炭和石油支撑起了中国经济的发展奇迹。然而,空气污染、能源效率等能源相关问题的日益突出,已推动中国寻求其他选择。我们看到,天然气正在成为新的焦点。

    天然气发电受追捧

    中国环境保护部曾在2013年9月17日下发《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》指出,到2017年,京津冀及周边地区将全面淘汰燃煤小锅炉,并实施清洁能源替代,其中,天然气将作为主要的替代清洁能源之一。

    以北京市为例,为了优化首都能源结构,应对雾霾天气并促进首都绿色经济、低碳经济和循环经济的发展,未来3~4年,该市的发电厂和供热厂将全部换成清洁的天然气热电联产厂,最大限度减少发电和供热所带来的煤耗。随着这些燃气电厂的相继投产,与同等容量的燃煤电厂相比,将大大减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和烟尘的排放,在保证首都夏季供电和冬季供热中改善大气污染形势发挥着重要作用。

    大唐国际旗下的高井电厂位于北京市门头沟区和石景山区交界处,之前装机规模为6台11万千瓦燃煤机组,是北京市西部重要的热源支撑点,2009年供热面积已达到1300万平方米。根据《北京地区燃气热电联产项目天然气供应合作框架协议》安排,将率先对此电厂进行煤改气。该项目是大唐国际积极引进国际前沿科技成果、支持大型装备国产化、实现清洁生产、履行社会责任的具体体现,共建设3台F级燃气蒸汽联合循环热电联产机组。其中,国内首套引进的9F.05型燃机由GE公司提供,与之相配套的是哈电集团自主研发的首台35万千瓦全空冷发电机组和国内技术首台具有国际先进水平的大型联合循环余热锅炉。2014年 6月,高井电厂1号燃机首次并网成功。截至2014年10月底,3台9F.05燃机-蒸汽联合循环热电联产机组全部一次通过“168”小时满负荷试运行,正式投入商业运行。发电能力达到138万千瓦,供热能力达到96.3万千瓦,供热面积可达1900万平方米。在环保方面,高井电厂煤改气后烟尘排放量为零,二氧化硫排放量几乎为零,排放的氮氧化物也有所降低。

    9F.05燃机是目前GE公司已定型生产的技术先进的重型燃机。在设计上借鉴了GE航空发动机和H级燃机上得到广泛验证的先进技术,即三维叶型设计、先进的合金材料(单晶材料)以及最新的冷却技术。这既保证了9F.05燃机的安全性、可靠性,同时也使9F.05燃机拥有领先的联合循环性能。

    9F.05燃机是50Hz基本负荷或周期性负荷发电应用的理想选择,尤其当燃料价格高企,燃料成本成为燃气电厂投资的关键考量因素时,采用GE公司9F.05燃机将会显著降低度电成本,帮助企业取得良好的经济效益。

    跨国巨头积极布局

    庞大的市场需求,也让越来越多的世界领先的燃气轮机供应商看到了中国的商机,纷纷采取各种措施加快布局。谁能在这场鏖战中取胜,不仅取决于捕捉市场机遇的能力,如何结合中国天然气发电市场的特点,将本地化的各项工作做到位,是这些世界顶级的燃气轮机供应商在中国市场取胜的关键。

    从上世纪八九十年代以来,我国在东南沿海地区和部分油气田陆续建设了一批燃气轮机电厂,主要是中小型机组,包括美国GE的6B、瑞士ABB的13D,以及美国普惠的FT8燃气轮机系列,绝大多数采用燃气-蒸汽轮机联合循环发电。但是作为发电设备制造业“皇冠上的明珠”的重型燃气轮机发展却一直处于低谷时期。

    随着经济的腾飞、资源的开发和技术能力的不断提高,从2002年开始,我国开始实施以市场换技术的重大举措,对规划批量建设的燃气轮机电站项目进行“打捆”式设备招标采购,同时引进世界先进的大型燃气轮机制造技术。

    GE与哈尔滨电气集团开始合作,逐步将其在全球领先的燃气轮机生产技术和产品引入到中国市场,同时通过与国内重量级的企业合作,扩大燃气轮机产品在中国的销售。目前,GE公司已经在中国建立了完整的燃气轮机制造的产业链,同时,也成为转让燃气轮机技术最为成功、也最为彻底的外资企业之一。

    如今,GE在中国市场销售的燃气轮机机组包括6B.03、6F.03、9E.03、9F.03、9F.05以及9HA燃气轮机机组。

    作为GE燃气轮机大家庭中的成员,每一款机器都有其独特的特性:作为气体和液体燃料灵活性方面的领先者,6B.03燃机是中小规模发电最受欢迎的解决方案之一,具有99.46%的可用率和99%的可靠性,目前在全球有1100多台的销售业绩;

    源自GE海量的运行经验的科技技术,6F.01燃机应运而生。其在热力回收应用领域提供低成本发电产品,包括针对流程工业的热电联供,以及市政区域供热和中型联合循环电网支持;9E.03燃机适用于极为恶劣的环境,不管是沙漠干热型气候、热带潮湿型气候、或者是极地寒冷型气候,它都有上佳的表现;作为世界上最富经验、同时也是大型、高效的发电机组群的代表,9F.03燃机的主要优点是具有较高的出力和燃料灵活性,其不仅是具有GE绿色创想证书的燃烧系统,可以实现15×10-6氮氧化物的排放水平,并且扩展了在更低负荷下的排放达标;9F.05是一款先进的联合循环空冷型燃机,在设计上借鉴了GE航空发动机和H级燃机中得到广泛验证的先进技术,使得9F.05燃机的安全性、可靠性得到充分保障,并且其热部件的使用寿命周期长,维护成本低,拥有领先的联合循环性能;为满足当前全球能源行业在运营上日新月异的变化,发电企业对于电厂的运行灵活性要求也越来越高,于是GE向市场推出了最先进的燃气轮机——全新的9HA燃气轮机。

    全系列的产品阵列及优异的运行业绩,使这些征战市场的利器为GE在全球以及中国市场带来了骄人的战绩。目前,GE已销售、安装的燃机总数占全球的半壁江山,经过多年来与中国合作伙伴合作,其在中国市场已完成200多台燃气轮机机组的销售。

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