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F级电厂扩建到H级可行性有多大?
时间:2019-04-09 08:44:53

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伴随南方“蓝天保卫战”的持续推进,一些燃煤电厂相继关停。《广东省打赢蓝天保卫战2018年工作方案》就明确指出:优化整合燃煤电厂,推进服役到期、服役时间较长及位于城市建成区的燃煤电厂优化整合和淘汰。燃煤电厂关停,造成的电力空缺将主要由更清洁、环保的能源供给形式来填补,一些燃气电厂也由此迎来扩建机会。在扩建时,选择什么样的燃机也成了不少电厂领导要考虑的问题。今天,我们同GE发电高级工程师武文杰老师面对面,以一座南方电厂为例,聊一聊燃气电厂扩建机组选型的问题。

大九:能否简单介绍一下这座电厂的情况?

武文杰:我们前不久帮助一家南方燃气电厂进行了分析。这家燃气电厂原规划建造九台F级燃气-蒸汽联合循环机组作为调峰,一期三台F级机组已经就绪。在南方“煤改气”推进的背景下,这家电厂计划启动第二期三台F级项目。但是,这两年效率更高的H级燃机在世界范围内已经有不少成功的应用,二期扩建能否采用更先进的H级机组呢?客户希望从自身电厂的实际情况和燃机调峰运行特点出发,根据政府发展本地保障电源,以及能源基地的要求,深入理解二期扩建工程采用H级燃机还是F级燃机。

大九:电厂计划三期九台F级机组,恐怕之前在土地规划、配套设施等等基础上都是按照F级配备的。会不会有一种看到了自己喜欢的衣服,结果自己的身材太胖或太瘦只能割爱的感觉?

武文杰:有些电厂在建设的时候的确遇到这样的问题。建设一期的时候,把二期、三期的条框都定下来了,但等到建设二期、三期的时候,可能出现了预期以外的新技术。在这种情况下,我们会根据实际情况,建议业主们研究一下,看看是否有采用新技术的可能。如果经济上与工程上都可行,那么何乐而不为呢?

就前面所说的这家南方电厂为例,业主需要研究的问题有三个:投资增加多少,经济上是否划算;现有场地是否能够布置H级联合循环;已经建设好的循环水设施是否够用。

大九:我们首先说经济性。H级比F级的效率高是一定的,但度电成本上的优势有多大呢?

武文杰:业主也提出了这个问题。我们模拟了典型南方电厂的运行情况。基于天然气价格2.45RMB/Nm3, 天然气热值37.3MJ/Nm3的假设参数,我们按照机组年发电等效利用小时数分别为3500、3000、2500小时计算,如下图:

(注:随着外部边界条件不同,测算所得度电成本也会相应不同,本图数据仅作为定性的度电成本趋势分析用。)

根据对现有一期运行数据分析,机组年平均负荷率为76%左右,按该负荷下3922小时的年运行小时数折合满负荷机组年发电利用小时数为2980小时。以该负荷率作为基准,度电成本比较如下:

由上述测算结果可以看出,相同负荷率的前提下,H级燃机较F级燃机在燃料消耗、运行维护及测算的度电成本上均有明显优势,尤其是9HA.02经济性最好。本工程主机由F级燃机改为H级燃机作为调峰机组在经济上是可行的。

大九:看上去H级的度电成本优势还真的挺明显的。但是,现场场地能否布置H级燃机?在预设部署F级的燃气电厂,部署H级燃机有什么样的难度?

武文杰:不同的电厂有不同的历史情况。这家电厂第一期的三台F机燃机采用的是燃机下进气,单轴机组高位联合运转层大平台布置。业主希望二期主厂房在一期基础上连续扩建,保持全厂格局的一致性,并预留三期扩建条件。这种的“高位联合运转大平台”的好处是节省土地使用,但它与典型的H级燃机布置不同,也确实带来了一定难度。

我们与GE总部经验丰富的工程师进行了沟通,针对性地提出单轴H级机组高位联合运转层大平台布置方案,优化厂房跨度与一期一致。本期与一期可接续建设,达到了全厂机组布置格局的一致性要求。我们另外与设计院、合作伙伴、总部联合三维深度设计,使得附属设备布置更为合理,设备维护检修更为便利,减少机组占地面积优化空间利用率,满足了客户要求,也将方案落实得更为可靠成熟。

大九:GE有处理类似情况的经验吗,与电力设计院如何合作完成改建设计?

武文杰:GE有高位联合运转层大平台布置的经验。我们不光有能载入吉尼斯纪录的燃机,也拥有执行不同项目的丰富经验的团队。GE在燃气发电领域的领先地位是多维度的。结合我们的全球技术、全球知识以及本土团队,我们可以为中国客户提供量身打造的方案。

燃气电厂的场地设计工作及其复杂、精细,需要作为设备提供商的我们和电力设计院紧密配合,才能出具一套既能满足设备用地和生产需求,也让业主满意的方案。而我们和中国主要的电力设计院都保持着非常友好的合作关系并且积累了丰富的项目经验。我们互相配合,保持密切沟通,甚至有时一起工作,确保项目的顺畅执行。

大九:听您这么说我就放心啦。那么原有的冷却系统是否继续适用?

武文杰:原有机组的冷却为海水直流循环冷却水系统,循环冷却水系统的海水循环水取水泵站、厂外大部分循环水供水管道、厂内部分循环水排水沟、厂外循环水排水隧洞及排水暗涵、以及厂外循环水排水口的建筑结构部分均已按九台F级燃机联合循环机组容量,在电厂一期工程已一次建成。电厂海水取水泵的原设计总取水能力为42.3m3/s,而五台9HA需要的冷却水量(按照冷却倍率夏季为65倍)约为47.1 m3/s。由于装机方案的变化,海水取水泵站的设计取水能力较之原规划增加了11.4%,基于海水取水泵站的现状结构条件,经初步核算,综合考虑机组的运行方式、以及季节的变化等因素,可以得出:影响应是有限的,对机组发电量而言,影响不大。

大九:三个问题都解决了。GE H级燃机在经济性上有优势,在工程上又可行,看上去在这个案例中,H级是业主的更优选择。

武文杰:可以这样理解。从技术和经济上,包括接入系统、水源、气源、总平布置、机型分析、生态环保、投资及经济效益等方面,对9F改9H的可行性作进一步的比较分析,9HA以其效率高,单位千瓦造价低,经济性高,运行灵活,燃料入口压力要求不高,能够最大化满足客户需求。特别是9HA.02更适合人多地少,能量需求密度高的场合。

发电小编了解到,经过业主专家评审,业主对于二期扩建改为两套H级燃气-蒸汽联合循环机组也表示认可。H级燃机效率高、排风低、功率密度大、占地面积小,同时通过模块化等技术,可以实现更快速的施工,非常适合我国南方省份,特别是粤港澳大湾区的能源需求。电厂是长期投资,我们期待业主可以和GE专家面对面,深入交流,对多种可能性进行探索,得到最适合自己,长期效益最优的解决方案



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