在可再生能源引领的未来能源结构中,需要一个稳定、高灵活性的电力来源,在可再生能源发电量不足时提供基础负荷,并根据其发电量削峰填谷,保证电网的稳定。能否满足调峰需求,也成为发电企业的考核指标之一。
燃气联合循环机组工作机理使其具有调峰的天然优势
发电机组稳定电网频率的能力主要反映在一次调频,二次调频,部分负荷效率和快速启动能力上。一次调频,就是感知电网频率的变动,机组控制系统产生相应的负荷指令来增减机组负荷,最终达到速度、瞬态及时地弥补或减小频率的波动。二次调频其中包括自动发电控制AGC,是指发电机组在规定的出力调整范围内,跟踪电力调度指令,按照一定调节速率实时调整发电出力,以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。为了有足够的备用容量进行顶峰升负荷,一般要求调峰电厂运行在部分负荷,这样部分负荷时运行的效率和可靠性就比较重要。燃气联合循环机组工作机理为燃料直接燃烧做功,靠直接调节燃料调节负荷,具有快速启动和运行灵活性,能够快速响应电网负荷变化要求,适合电网调峰运行。
例如,一个搭载GE9HA燃机的调峰电厂,机组可在30分钟内从燃机点火到联合循环满负荷。在小于23秒的时间内,9HA机组负荷可增加62MW。在4秒内,机组负荷可下降165MW。机组能快速响应电网一次调频指令,快速的升降负荷能力在二次调频稳定电网上有独到优势。在满足排放的前提下,机组负荷可以低至33%。
按目前电网的普遍情况,每日的峰谷差约有40%左右,也就是需约60-70%的最大负荷容量机组参加调峰。9HA.01联合循环机组在负荷降到75%时,联合循环效率仅有最小幅度差异,可以保证较好的经济性。
GE HA级燃机——装机量增长最迅速的机型
GE于1949年设计并提供了世界上第一台在商业电站中应用的燃气轮机。截止目前,GE拥有世界上最大的燃机装机量:7000多台燃气轮机, 累计运行时间超过2亿小时。
GEHA级燃机是目前世界上最大、效率最高的燃气轮机。凭借在增材制造和燃烧技术上的突破,HA系列燃机保持着燃气轮机效率纪录。目前,GEHA级燃机已经在全球销售86台套,足迹遍布全球超过16个国家和地区,服务超过35个客户,总运行小时数超过30万小时。正因为H级燃机的优越性能,自2016年正式发布以来,GE的HA燃机深受认可,成为全球增速最快的燃气轮机机组。
在中国,2019年4月,国内首台9HA已抵达天津华电军粮城项目现场。作为中国内地第一个H级燃气-蒸汽机联合循环发电项目,预期该项目全厂联合循环效率将超过62%。
在巴基斯坦,必凯1180MW电站项目、百路凯1223MW电站项目和赫维利1230MW电站项目均采用了GE 9HA机组。其中最先实现单循环投运的必凯项目是亚洲首个投入商业运行的HA级电站项目;赫维利和必凯项目在2018年成功实现了联合循环商业运行,将极大缓解当地的电力短缺状况,具有划时代的意义。
在马来西亚,2018年11月,首台9HA.02燃机在法国贝尔福完成全速空载测试,并已启程运往马来西亚。