浅析国内燃气轮发电设备的市场前景

郭建福

摘 要：随着全球范围内的能源紧张问题越来越严重，针对电力资源的开发和利用的研究越来越多，以燃气轮发电设备为基础的具有更高效发电功能的联合循环发电技术受到了世界各国的追捧。由此，也带动了我国燃气轮发电的快速发展。本文基于燃气轮机和联合循环发电技术的不断成熟和发展，就燃气轮发电设备在我国的市场发展前景进行了分析。

关键词：燃气轮机；发电；市场前景

中图分类号：TK471 文献标识码：A

在电力资源被广泛应用以来，火电站汽轮机在相当长的时间内一直是电力开发的主要设备。然而，随着煤炭资源的日益减少，社会经济发展对能源的需求却在不断提升，同时全世界的环保意识也在逐渐增强，针对更为高效、清洁的发电设备的研发使得燃气轮机设备进入了大众的视野。

作为一种清洁高效、低成本高可靠的供能系統，燃气轮机设备的适配性极强，可以在多种发电模式中发挥作用，尤其是其联合循环发电装置的开发，使得燃气轮机设备的效率和机动性得到了更大的提升，即可以作为电网的调峰机组使用，也可以用于电网的基础发电，同时还能满足环保需求，这使得燃气轮机迅速占领了电力开发的主流地位。

我国对于燃气轮机设备的关注始于改革开放后社会经济快速发展对电力能源的需求快速提升的阶段，一批先进的燃气轮机设备的引进和应用，为缓解我国电力资源紧缺的现状起到了巨大作用。随着科技发展的需求和我国能源政策的调整更新，燃气轮机设备在我国的应用受到了更多的重视，并使其发展前景更为明朗。

一、燃气轮机发电技术概述

20世纪50年代，燃气轮机发电技术正式诞生。由于相关技术具有较明显的缺陷，当时的燃气轮机单机容量小，热效率低下，在电力系统中仅作为紧急备用的电源和调峰机组使用。但是，相关的技术的发展一直保持着较好的势头，到了20世纪60年代，随着燃气轮机技术的安全性和调峰作用被充分认识，燃气轮机设备在国外电网中的普及率迅速提升到了8%～12%。到了20世纪80年代，基于燃气轮机技术的联合循环发电机型的出现使得燃气轮机设备的功率和效率得到了质的提升，使其成为具备了基本负荷和中间负荷的功能，彻底改变了燃气轮机设备仅仅只能作为紧急备用电源和调峰机组的次要地位。在美国、德国等国家，燃气轮机设备的使用率得到了广泛的应用，目前在美国燃气轮机发电容量已占到了全国发电总容量的44%，而在德国燃气轮机发电容量更是占到了全国发电总容量的2/3。燃气轮机联合循环发电技术在火利发电中的重要作用已突显出来。多家知名企业如GE、三菱、西门子等均参与到了燃气轮机技术的研究中，并取得了较大的技术突破。

二、燃气轮发电技术在我国的发展

1.我国燃气轮机发展现况

1959年，我国通过瑞士BCC公司引进了两套6200kW的单循环燃气轮机列车发电机组，自此开始了我国对于燃气轮机相关技术的研究应用。到了20世纪60年代，上汽、南汽、哈汽、东汽等厂家均开展了针对燃气轮机的设计生产工作，并使我国燃气轮发电设备的总装机容量达到了6万kW，初步实现了我国在燃气轮机发电领域的启动性研究。然而，由于技术方面的相对落后，这些投入使用的燃气轮发电设备均为单循环机组，且燃气初温较低，仅为600℃～700℃，热效率也只达到了16%～25%。随后，由于政治、经济等多方面因素的影响，直到1972年和1976年，我国分别从英国和日本引进10套功率在21700kW～23000kW的单循环机组，才将我国的燃气轮发电机组总装机容量提升到了30万kW，与此同时大批厂家退出了对于燃气轮机的研究，这一状况一直持续到改革开放以后，才得以改善。进入21世纪，由于我国经济发达地区对电力资源的需求不断提升，燃机电站的建设进入了高速发展的时期，然而截止2016年底，其在电网中的总装机容量比例依然只占4.2%，远远落后于国外对于燃气轮发电技术的应用程度。但近年来，受利好政策、能源、环保等因素的影响和推动，我国的燃气发电量正处于快速上升的阶段。据中电联发布的2015年电力工业统计快报显示，2014年，我国的燃气发电机装机容量为5697万kW，发电量为1332.8257亿kW·h；2015年，这两项数据分别为6637万kW和1658.3766亿kW·h，仅一年时间，我国的燃气发电机装机容量和发电量就分别增长了16.5%和24.4%。

目前，我国的燃气发电应用具有明显的地域特征，在东南沿海、长三角、环渤海等一次性能源匮乏、经济较发达地区，燃气轮机电厂的分布更为密集，就发电量来看华南、华东地区占有的比重最大，其次是华北地区；就装机容量来看，广东省的燃气轮机电厂装机容量最高，达到了全国23%的占比，其次是江苏15%、浙江12%、上海9%。

2.我国燃气轮机发电技术水平

在20世纪80年代以前，我国建立的燃机电站均采用的是单循环机组，这种类型的燃气轮机的热效率一般仅为26%以内。80年代后期兴建的燃机电站大多采用了轻柴油、原油、重油为燃料，等级为36MW和100MW。进入21世纪，通过引进国外先进技术，我国再一次提升了燃气轮机的等级，即将投运的燃机电厂燃气初温将达到了1500℃，单循环热效率约为40%，联合热效率则达到了61%。目前，国内的燃气轮机电厂主要采用的是燃气-蒸汽循环的运行方式。燃气-蒸汽循环方式的优势在于在燃烧天然气产生高温烟气将一部分热能通过燃气轮机的做功转换成高品位电能的同时，还可利用燃气轮机排烟中的余热进行进一步的转换获得电能，另外还可实现供热和制冷的需求，使能源的利用率大幅度提升。

三、燃气轮发电设备在我国的市场前景分析

1.燃气轮发电设备的应用优势分析

经过多年的研发，燃气轮机联合循环发电的性能已明显提升，并在世界范围内得到了迅速推广，使得燃气轮机联合循环发电机组的数量达到了与汽轮发电机组相当的规模，而燃气轮发电设备的主要应用范围包括：

（1）通过组建大功率、高效率的燃气-蒸汽联合循环电厂，将更为廉价、清洁的天然气燃料利用于电厂生产，不仅有利于控制发电成本，更有利于环境保护。

（2）由于燃气-蒸汽联合循环电厂的建造成本较低，且具有启动速度快、自动化程度高、占地少、耗水少等特点，更适合用作调峰电厂，并获得了世界范围内的认可和应用。

（3）针对原有的单循环燃气轮发电机组进行联合循环改造，尤其是对服役长达30年以上的单循环燃气轮发电机组的改造，可以在现有设备的基础上进行增加容量、提升效率的改造工作，同时还可以减少电厂运行对环境的污染和实现发电成本的有效控制。

（4）针对早期兴建的核电厂进行联合循环改造，可以利用燃气轮发电机组代替核反应堆，充分利用原有的汽轮发电机级和输变电设备，使原电厂的生产资源继续发挥作用，获得良好的经济效益。

（5）不少早期建造的火力发电厂主要是以煤炭为生产燃料的，而随着煤炭资源的快速消耗和燃烧煤炭带来的污染对环境造成的威胁越来越不能适应时代的发展，针对这一批电厂的改造需求日益迫切，而燃气-蒸汽联合循环电厂为相关的改造计划提供了可行性方案，并促使了相關改造工作的快速开展。

2.我国燃气轮发电设备的应用前景

目前，我国电力生产依然还是以燃煤电厂为主导，其装机总容量约占整体的57%左右，燃气电厂只占到了4.2%左右的份额。由于我国的水力资源有限，且石油、天然气供应不足等问题，在今后的一段时间内，以燃煤电厂为主的电力生产模式还会得以维持，从长远来看，随着我国经济的不断发展，用电量的持续增加已是必然趋势，为满足社会对电力资源的需求，预估今后我国每年新增的发电设备装机容量可达5.5%左右。

在火电机组中，燃气-蒸汽联合循环电厂在提高电力资源生产、缓解电力供需矛盾方面的优势必将使其在我国未来的电力生产中发挥重要作用。特别是在东南沿海地区，由于海上油气田的开发利用不断加大，在很大程度上解决了油气燃料的供应的问题，同时随着天然气、液化石油气的进口价格不断下降，使得应用天然气等资源的燃气联合循环发电机组在推广和应用上更具潜力。

我国发改委发布的《国家应对气候变化规划（2014～2020年）》中指出，到2020年，我国的天然气消费量将达到3600亿m3，在一次性能源消费中可达10%以上的比重，结合中电联发布的《“十三五”天然气发电需求预测》中对2020年我国天然气发电规模1亿kW左右（其中，分布式发电量4000万kW）的预计，我国目前的燃气轮发电设备的总装机容量显然是不够的，也就是说在未来我国将迎来一个燃气轮发电设备发展和装备的良好时机。

结语

随着环保意识的不断深入，传统的燃煤汽轮机组在电力生产中产生的污染问题日益受到大众的关注，社会对于清洁性能源的需求更为强烈，为解决电力生产与环境保护之间的矛盾，我国的燃气发电机设备必然会向更为清洁的能源发电方向发展，由此必然会扩大燃气轮发电设备的市场，使燃气轮机发电在我国得到更广阔的利用。

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