燃气-蒸汽联合循环的特点分析

（一）燃气-蒸汽联合循环机组的主要优点

1.电厂整体循环效率高

由于受热力循环和设备制造技术的限制，常规燃煤机组的热效率已很难有突破性提高。目前，600MW级超超临界燃煤机组，发电效率约为40%；1000MW级超超临界燃煤机组，发电效率约45%；F级改进型燃气-蒸汽联合循环发电机组，发电效率高达57%；世界先进的J级燃气-蒸汽联合循环发电机组，发电效率接近60%。

2.清洁环保，对环境污染小

与常规燃煤机组相比，联合循环机组具有明显的环保优势。燃气轮机使用清洁的天然气，几乎没有SO₂和烟尘排放，NO_x排放仅为常规燃煤机组的1/4左右，CO₂排放仅为常规燃煤机组的1/2左右。

3.调峰能力强，可以适应快速启停

燃气轮机承受工质压力低，承压部件金属薄，可以适应快速启停，既可以带基本负荷，也可以采用两班制运行方式。以M701F3型联合循环机组为例，燃气轮机从启动到带满负荷约30min；联合循环热态启动约70min，温态启动约110min，冷态启动约180min。而600MW级超超临界燃煤机组从蒸汽轮机冲转开始，热态启动约100min，温态启动约200min，冷态启动约480min。

4.厂用电率低

目前国内投运的F级燃气-蒸汽联合循环电厂直接厂用电率不到2%，而600MW级常规燃煤机组直接厂用电率一般在4%～6%之间。

5.自动化程度高，需要人员少

与常规燃煤电厂相比，燃气轮机电厂设备系统简单，自动化程度高，所需运行人员和设备维修人员少，一般只有同容量燃煤电厂的30%。

6.在同等条件下，单位投资较低

按照《“十一五”期间投产电源工程项目造价分析》中统计，天然气燃气-蒸汽联合循环发电机组项目平均决算单位造价为3108元/kW，常规燃煤机组项目平均决算单位造价为3775元/kW，单位投资节省约17.7%。

7.占地面积少

燃气轮机电厂无需煤场、输煤、除灰等系统，燃气轮机和余热锅炉等可以户外布置，占地面积和厂房面积小。据统计，燃机电厂占地面积只有常规燃煤电厂的30%～40%，建筑面积仅有20%左右。

8.耗水量小(www.xing528.com)

蒸汽轮机出力约占联合循环总出力的1/3，因此循环冷却水耗水量仅为同容量常规燃煤机组的1/3左右。

9.建厂周期短，且可分期投产

由于燃气轮机在制造厂完成了最大的可能装配后集装运往现场，施工安装简便，建厂周期短。燃气轮机电厂可分单循环和联合循环两期建设，燃气轮机单循环建设周期为8～10个月，联合循环建设周期为16～20个月，而常规燃煤机组需要24～36个月。

10.可以燃用多种燃料

根据燃气轮机设计特点，可供选择的燃料有轻油、重油、常规天然气、高炉煤气（掺烧少量焦炉煤气或天然气）、焦炉煤气、转炉煤气、页岩气、煤层气、煤层气化气、煤制气、致密气、油气混合物等，燃料适应范围十分广泛。

（二）燃气-蒸汽联合循环机组的主要缺点

1.调峰能力受大气温度限制，夏季出力低，冬季出力高

为防止燃透平超温，联合循环机组采用一条与大气温度对应的温控线，控制机组最大出力。大气温度越高，机组出力越低；大气温度越低，机组出力越高。夏季大气温度较高，空气密度较小，在通流不变的条件下，压气机单位时间内压缩的空气流量减少，在相同燃气透平初温限制下，燃料量减少，机组出力降低，反之亦然。这对夏季通常带尖峰负荷的燃气-蒸汽轮机联合循环机组而言，调峰能力受到一定限制。

2.燃料成本较高，与燃煤机组相比电价缺乏竞争力

燃气轮机一般采用天然气或轻油做燃料。由于我国油气资源匮乏，国际油价长期在高位运行，我国天然气和石油需求旺盛，因此，我国油气价格逐年攀升并有长期上涨趋势。日益上涨的能源价格，给燃气轮机电厂的生产经营带来了极大困难，不少机组不得不依靠政策性电价补贴维持生存。与常规的燃煤机组相比，联合循环机组发电成本较高，上网电价缺乏竞争力。

3.调峰机组检修周期短，维修费用高

承担调峰任务的燃气-蒸汽联合循环机组，由于通常采用早起晚停的两班制运行方式，检修周期明显缩短。以三菱的M701F调峰机组为例，每300次启停进行一次燃烧器检修，每600次启停进行一次燃气透平检修，每1800次启停进行一次大修，对应的燃烧室检修周期为1年，燃气透平检修周期为2年，大修周期为5～6年。检修时，许多昂贵的高温部件需更换或返厂修复，还需支付较高的厂家技术支持工程师（Technical Assistance，TA）费用，平均检修成本比燃煤机组大幅增加。

4.国内尚未掌握大型燃气轮机制造的核心技术，关键部件仍需进口

从2003第一批大型燃气-蒸汽联合循环机组打捆招标，我国三大电站动力设备制造厂开始正式引进燃气轮机设计制造技术。哈尔滨汽轮机厂（简称哈汽）与美国通用电气、东方汽轮机厂（称东汽）与日本三菱重工、上海汽轮机厂（简称上汽）与德国西门子分别签订了技术转让协议，并成立合资厂，逐步建立起我国的重型燃气轮机制造产业。经过将近十年的努力，国内厂商已经掌握了大量燃气轮机设计制造技术，基本可以独立完成燃气轮机设计制造。但是，金属材料和制造工艺等核心技术未完全掌握，燃气透平叶片、燃烧筒等燃气轮机关键部件仍需大量进口。