概述
a) 定义:天然气运用在发电上,其原理和燃煤一样,足利用它燃烧时产生的热气,推动涡轮机 ; 或再利用涡轮机排出的余热,使水变成蒸气推动汽轮机而发电,这就是所谓复循环发电,效率较高。另外如果我们把天然气送入一般燃油或燃煤的锅炉燃烧,使水变成蒸气,再以蒸气推动汽轮机带动发电机运转而发电,这就是一般的火力发电,其效率较低。由于天然气热效率高,排放的污染物又较其他燃料少,因此以天然气为燃料来发电是公认最干净的能源。目前天然气发电的技术已相当成熟。邻近的日本及韩国不但已有天然气发电厂进入商业运转,而且规模相当大。
台电公司也将在兴达火力发电厂增设五部各 43 万瓩的复循环机组,因热效率高,且操作维护成本低,对未来开发电源及配合政府环保政策,都有极大的帮助。
b) 作用:用以供应国民经济各部门与人民生活之需,以及工业用电等。
技术原理
a)发点原理:燃气发电机组是适应世界环保要求和市场新环境而开发的新型发电机组。天然气发电机组主要分为两种,一种是联合循环燃气轮机,一种是燃气内燃机。燃气轮机功率比较大,主要用在大、中型电站,燃气内燃机功率比较小,主要用在小型的分布式电站。它是取代燃油、燃煤机组的新型绿色环保动力。充分利用各种天然气或有害气体作为燃料,变废为宝、运行安全方便,成本效益高,排放污染低,并适宜热、电联产等优点,市场前景十分广阔。
燃气发电机组与汽油发电机组,柴油发电机组相比降低了对环境的污染,是一种环保节能型的发电机。而且燃气发电机组结构简单,使用安全可靠,输出的电压和频率稳定。燃气发电机组包含:发动机、发电机、控制器,还有可选用装置稳压过滤装置、气液分离装置等,发动机与发电机同轴连接,并置于整机底盘上,再将消声器和调速器连接在发动机上,由燃气源通入发动机内的燃气通道,连接在发动机上带拉绳的反冲起动器以及连接在发电机输出端的电压调节器。其中燃气源内置放的可燃气体是天然气,或液化石油气,或沼气。燃气发电机组过滤装置用于保护燃气管路的阀门,过滤网的孔径应不大于1.5MM。燃气稳压过滤装置是燃气发电机组燃气输配过程的主要和关键设备,主要承担调压和稳压的功能,同时还要承担过滤、计量、加臭、气体分配等一项或多项功能。如气阀列组配置独立稳压阀,其进气口前端应配置独立的过滤装置,避免堵塞稳压阀内的气管。燃气发电机组燃气稳压阀出口气压的波动在整个燃烧调节范围內应不超过±5%。
b) 我国电力工业应当尽量不用天然气发电
天然气在中国是稀缺的能源资源,中国天然气应主要用于替换城市里的分散燃煤和民用及商业用户的燃用煤气,尽量不采用天然气纯发电。中国还没有实现发达国家已经完成的能源结构的两次大转变——薪柴转向煤炭、煤炭转向石油和天然气,由此导致中国城市和农村能源消耗的低效与污染。对于正处于能源替代时期的中国,既要用洁净能源替代薪柴和煤炭,又要实现节能减排的目标。为此,天然气市场发展的模式应以民用和商用为主。
对于天然气的利用,应考虑:
1)为中国城市和农村的节能减排服务;
2)适当发展分布式能源系统,合理定位分布式热电冷联产系统;
3)重视能源替代的合理性,尽快理顺能源价格和能源比价;
4)慎重建设大型燃气纯发电厂。
国内发展和应用现状
我国的天然气主要用作居民生活用气和发展天然气化工,二者在我国天然气消费中所占比例超过了50%。但是,这种消费方式大大降低了天然气的利用率,造成了天然气资源的浪费,并且对环境的改善无法达到预期效果。因此,利用天然气发电,将能够改变我国天然气以及能源利用结构,提高天然气利用效率。同时,由于燃气机组的启动和关停都比较方便,响应时间短,因而天然气发电调峰比火电调峰更具有优势,是电力调峰的最佳选择。无论从经济性还是从环保角度出发,天然气发电已然成为世界范围内天然气利用的首要选择。
中投顾问发布的《2010-2015年中国天然气工业投资分析及前景预测报告》指出,我国天然气发电的最好形式是发展分布式能源,实现冷热电三联产的循环利用,这样不仅能提高天然气利用效率,还能有效实现节能减排,降低污染。中投顾问研究总监张砚霖认为,为促进我国天然气发电产业快速发展,还应当打破三大石油公司对进口天然气的垄断,让企业获得更多天然气资源;尽快理顺天然气价格,形成天然气价格市场竞争机制。
国外发展和应用现状
英国天然气发电所占的比例, 已由1990 年的1. 1 %提高到2000 年的36. 6 % , 预计2010 年将达到49. 3 %。1999 年, 马来西亚的天然气发电占马来西亚(半岛地区) 总发电量的70 %。日本依靠进口液化天然气发电, 2000 年在日本公用电业的发电能源构成中占25 % , 居首位。据美国能源部估计, 世界不同燃料发电量的历史变化及长远预计表明, 在世界总发电量中, 天然气发电的比例将从1993 年的14. 9 %上升到2010 年的24. 7 %。据国际能源署1998 年对世界发电所用燃料在发电量、燃料消费量、发电装机容量等方面进行预测表明, 到2020 年, 使用天然气发电的发电量年平均增长率(6. 0 %) , 将是燃用固体燃料发电量年增长率(2. 9 %) 的2 倍。
参考文献
[1] 世界天然气发电发展概况,浙江电力2002年第1期
[2] 郭启稳,天然气发电在中国的应用前景,城市燃气2006 /1 (Vo l.371)
[3] 天然气发电将成为重要发展方向,国际燃气网2010-9-11