[科普中国]-燃气发电

燃气发电1就是使用天然气或者其他可燃气体来发电的过程。

简介燃气轮机是把热能转换为机械功的旋转机械，包括压气机（在燃气轮机中通常将压缩机称为压气机）、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等；一般引用空气作为工质。

发电装备燃气轮机动力装置是燃气轮机及为产生有用的动力（例如电能、机械能或热能）所必需的全部基本设备。简单循环燃气轮机是最简单热力循的燃气轮机，也是目前最常用的燃气轮机。单循环是最简单的燃气轮机循环燃气轮机的热力循环。循环的最高温度越高效率越高，反之越低。一般燃气轮机循环的进口温度是大气温度，具有由地球气候条件决定的变化相对不太大的确定值，因此首先决定效率的要素是循环的最高温度，即燃气透平的进口温度（通常称之为T3 ），T3通常是衡量燃气轮机性能水平的特征量。

联合循环目前更多指的是燃气——蒸汽联合循环，包括给水加热型、余热锅炉型、排气补燃型和排气全然型等，目前实际使用的联合循环大部分是余热锅炉型联合循环。

该系统主要是由燃气轮机、汽轮机、发电机和换热器、泵等组成。在联合循环机组中，空气经空气压缩机1 压缩后送入燃烧室2，被压缩的空气与喷入的燃料相混合并燃烧形成高温高压燃气，具有做功能力的燃气工质进入燃烧透平3 膨胀做功；做功后仍有较高温度的燃气进入余热锅炉4，此时燃气余热使汽水系统的水转变为高温高压蒸汽，具有做功能力的蒸汽工质进入汽轮机5 膨胀做功，汽轮机排汽经凝汽器冷却为水，再经各级加热器加热后又进入余热锅炉4，完成蒸汽循环；余热锅炉中燃气与给水换热后的低温烟气经烟道排入大气，完成燃气循环。这就是典型的余热利用型联合循环发电系统的工作原理。

燃气发电优点燃气轮机从 20 世纪50 年代登上发电工业舞台以来，其发电效率和热效率都有很大提高，特别是燃气——蒸汽联合循环机组日渐成熟，燃气轮机的单机功率已超过334MW，热效率已达35%～41.92%，而联合循环机组的单机功率已达489.3MW，热效率已超过60%，为燃气发电在电力系统中地位的提高提供了技术支撑。

欧美国家的经验表明：从安全和调峰的要求出发，在电网中安装功率份额为8%～10%的燃气轮机发电机组是必要的。我国许多地区电网的峰谷差相差较大，急需启动快、调峰性能好、建设周期短的燃气轮机及其联合循环来适应建设的需要，特别是在沿海开放地区更是如此。

天然气联合循环发电集天然气洁净与联合循环高效于一身，具有诸多优点，成为当今世界最受青睐的实用发电技术。目前全世界每年增长的发电容量中，有35%-36%为燃气——蒸汽联合循环机组，而美国为48%，在美国2000 年～2004年新建电厂中，天然气电厂占93% 。

热效率高：天然气发电具有较高热效率。目前各大公司刚刚推出或正在研制的“G”级和“H”级燃气轮机，燃气初温达1427℃，简单循环单机容量为280MW，联合循环容量达520MW 左右，热效率已超过60%。

投资省：天然气发电的单位装机容量所需投资少，造价便宜，目前每千瓦的投资费用仅为4000～5000 元/KW，甚至更低，而蒸汽轮机发电厂投资目前高达8000～11000 元/KW。

建设周期短：其设备由组件构成，重量轻、施工快，一般12～20 个月即可投产，一般是火电机组建设周期的43%；又由于土建少，又可以分阶段建设，首先建设燃气轮机电厂，再建联合循环电厂，从而使资金最大效率化。

占地面积小，一般为燃煤电厂的50%；耗水量也仅为燃煤电厂的30%左右。

运行可靠，高度自动化，运行人员可大大减少。所需日常运行管理人员仅为一般燃煤电厂的2%。

国内燃气发电现状长期以来，我国的能源结构以煤为主，它决定了煤炭在我国发电能源结构中的主导地位。但从环保角度看，煤电的污染排放问题非常严重，至今尚未获得有效的控制，这已成为制约我国电力实施可持续发展战略的“瓶颈”环节。因此除了发展燃煤电站的环保装置外，还必须调整我国的能源结构，即用优质的清洁燃料——例如天然气，来替换部分发电用的燃煤。燃烧天然气的燃气轮机及其联合循环发电机组则是目前提高能源资源的利用效率，并相当彻底地解决环境污染问题的首选技术。

在能源发展多样化的当前，煤的生产量还将稳步上升，但它在能源中占的比例将相对稳步下降，气体燃料的发展速度将相对加快。供给燃烧发电的气体燃料只能用于联合循环而不会用于电站锅炉，这也是最近一段时间国内燃气轮机需要量增加的主要原因。预计在不久的将来，我国的气体燃料消费比例还要继续上升，燃气轮机的需求也将继续增长。

从2004 年开始，国家在两捆招标中集中安排了40 套燃气——蒸汽联合循环发电项目，使用“F”级的燃气轮机组成然用西气东输的天然气与进口的液化天然气（LNG）的联合循环，每套400MW 等级。在2005 年又完成了近20 套的打捆招标项目。此外，随着近海地区海洋天然气资源的逐渐开发（如接近上海的东海和接近海南岛的南海地区），有可能为燃气轮机发电行业的持续发展提供资源支持，例如：海南有意利用南海的天然气资源（储量为3800 亿m3）建立天然气发电基地，向广东输电。此外，根据我国的能源规划，东南沿海地区都将从邻国进口一部分液化天然气（LNG），作为补充能源，例如广东省的LNG 工程已经启动，一期工程已于2005 年建成并开始供气，2007 年的供气量达到325 t/a，二期工程的供应量将扩大到500 t/a。福建省也已决定从印尼引进200 t/a 液化天然气。

2004 年国家委托中国技术进出口总公司，按照市场换技术的方针，就17 个燃气轮机电站建设项目实施捆绑招标，为我国引进了PG9351FA、M701 和V94.3A燃气轮机的部分制造技术和40 多台燃气轮机及其联合循环机组的设备。据不完全统计，2008 年我国至少有41 台F 型和20 多台“E”型燃气轮机及其联合循环机组投入运行，今后我国电力系统中燃气轮机的型号将主要定位在“F”和“E”型这类机组 。

总之，随着天然气资源的开发和应用，我国电力系统中必将逐渐增多对燃气发电机组的使用，燃气发电在我国电力工业的作用将逐渐增强。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学