1　簡(jiǎn)　介 　　浙江半山天然氣發(fā)電工程是浙江省配合西氣東輸工程建設(shè)的唯一一個(gè)大型發(fā)電項(xiàng)目。由于我國(guó)西部的天然氣資源寶貴，生產(chǎn)成本較高，且輸送路途遙遠(yuǎn)，管輸成本較高，到達(dá)浙江杭州地區(qū)的門站氣價(jià)預(yù)計(jì)將達(dá)1．37元／m3，新疆塔里木盆地西氣東輸?shù)奶烊粴獾牡臀粺嶂禐?6345 kJ／m3，折合單位低位熱值氣價(jià)0．0377元／MJ。標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)按350元／t計(jì)，則單位熱值價(jià)格為0．012元／MJ，僅為天然氣的1／3弱，因此天然氣價(jià)格對(duì)電價(jià)十分敏感。浙江半山天然氣發(fā)電工程選用當(dāng)前技術(shù)成熟的350 MW級(jí)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組共三套。由于氣價(jià)高，半山工程對(duì)提高聯(lián)合循環(huán)效率十分關(guān)注，以降低電價(jià)成本。 　　燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組有四大主機(jī)，分別是燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，其配置為一臺(tái)或多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)以及相應(yīng)數(shù)量的余熱鍋爐與一臺(tái)汽輪機(jī)組成單軸和多軸兩大類。燃?xì)廨啓C(jī)是燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備，其選型對(duì)機(jī)組性能和電廠經(jīng)濟(jì)性的影響最大。本工程應(yīng)選擇典型的發(fā)電用大容量重型燃?xì)廨啓C(jī)。當(dāng)前技術(shù)成熟運(yùn)行業(yè)績(jī)較好的燃機(jī)，代表型號(hào)分別是E級(jí)（包括E級(jí)改進(jìn)型）及F級(jí)。同時(shí)，配置相應(yīng)的余熱鍋爐及汽輪機(jī)。 [b]2　主機(jī)選用 [/b]　　2．1　燃　機(jī) 　　2．1．1　“E”級(jí)燃機(jī) 　　“E”級(jí)燃機(jī)是100 MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的通稱，單機(jī)容量為114．7～157MW。如9E（GE）公司、GT11N2（ALSTOM公司）及V94．2（SIEMENS公司）等。E級(jí)燃機(jī)其透平入口燃?xì)鉁囟葹?060～1204℃，單循環(huán)效率以GE公司9E燃機(jī)為例，僅為33．8％，組成聯(lián)合循環(huán)的效率約為52．4％。此類燃機(jī)在十多年前就已大規(guī)模投入商業(yè)運(yùn)行，主要以石油產(chǎn)品為燃料。浙江省鎮(zhèn)海及溫州龍灣燃機(jī)電廠應(yīng)用的已運(yùn)行的功率為300 MW的E級(jí)燃機(jī)均為GE公司的9E燃機(jī)。 　　2．1．2　“F”級(jí)燃機(jī) 　　“F”級(jí)燃機(jī)是250 MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的通稱，在國(guó)外已廣泛應(yīng)用，單機(jī)容量為255．6～270 MW，透平入口燃?xì)鉁囟葹?235～1400℃，單循環(huán)效率為36．9％～38．5％，聯(lián)合循環(huán)的效率為56．7％～58％。如PG9351FA（GE公司）、V94．3A（SIEMENS公司）、GT26（ALST0M公司）及M701F（三菱公司）等。 　　2．1．3　對(duì)　比 　　E級(jí)效率小，組成300～350 MW級(jí)聯(lián)合循環(huán)需要應(yīng)用兩臺(tái)100 MW級(jí)燃機(jī)的排氣產(chǎn)生的蒸汽拖動(dòng)一臺(tái)100 MW級(jí)汽輪機(jī)（二拖一）方案，由于燃機(jī)數(shù)量多，工程單位千瓦造價(jià)高；由于透平入口燃?xì)鉁囟容^低，單循環(huán)及聯(lián)合循環(huán)效率較低，運(yùn)行維護(hù)成本也較低。F級(jí)功率大，組成350 MW級(jí)聯(lián)合循環(huán)可應(yīng)用一臺(tái)250 MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)拖動(dòng)一臺(tái)100 MW級(jí)汽輪機(jī)（一拖一）方案；由于透平入口的燃?xì)鉁囟壬?，單循環(huán)及聯(lián)合循環(huán)效率較高，運(yùn)行維護(hù)成本也較高。E級(jí)改進(jìn)型性能介于E級(jí)及F級(jí)之間，功率為150 MW級(jí)，聯(lián)合循環(huán)效率比E級(jí)有所提高，但組成350 MW級(jí)聯(lián)合循環(huán)仍需應(yīng)用二拖一方案，經(jīng)過制造商努力價(jià)格有所下降，工程單位千瓦造價(jià)比E級(jí)有所降低；如9EC、GT13E2、V94．2A均屬E級(jí)改進(jìn)型燃機(jī)。 　　2．1．4　裝機(jī)方案 　　針對(duì)半山工程建設(shè)三套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組（每套功率為350 MW級(jí)），為了對(duì)E級(jí)和F級(jí)燃機(jī)進(jìn)行比較，對(duì)具有代表性的3種機(jī)型進(jìn)行發(fā)電成本（COE）分析： 　　①機(jī)型1：以E級(jí)燃機(jī)中典型的GE公司9E燃機(jī)構(gòu)成“二拖一”多軸（三軸）E級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，聯(lián)合循環(huán)效率52．4％。 　?、跈C(jī)型2：以F級(jí)燃機(jī)中SIEMENS公司V94．3A型燃機(jī)構(gòu)成“一拖一”單軸F級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，聯(lián)合循環(huán)效率57．4％。 　　③機(jī)型3：以E級(jí)改進(jìn)型中有代表性的ALSTOM公司GT13E2型燃機(jī)構(gòu)成的“二拖一”多軸（三軸）E級(jí)改進(jìn)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，聯(lián)合循環(huán)效率52．9％。 　　機(jī)型比選詳見文獻(xiàn)［1］，結(jié)果如下： 　　①當(dāng)E級(jí)機(jī)組單位千瓦造價(jià)為3600元時(shí)，E級(jí)無法與F級(jí)相競(jìng)爭(zhēng)。即使氣價(jià)較低（0．4元／m3），E級(jí)電價(jià)成本為316．9元／MWh，F(xiàn)級(jí)電價(jià)成本為308元／MWh，當(dāng)氣價(jià)升高時(shí)，二者差距更大。 　　②如E級(jí)機(jī)組單位千瓦造價(jià)降為3400元，當(dāng)氣價(jià)為0．562元／m3時(shí)，E級(jí)與F級(jí)電價(jià)成本相同，為340元／MWh，當(dāng)氣價(jià)小于0．562元／m3時(shí)，E級(jí)電價(jià)成本低于F級(jí)電價(jià)成本。 　　③如應(yīng)用E級(jí)改進(jìn)型機(jī)組，單位千瓦造價(jià)為3400元，當(dāng)氣價(jià)為0．705元／m3時(shí)，E級(jí)改進(jìn)型與F級(jí)電價(jià)成本相同，為368元／MWh，氣價(jià)小于0．705元／m3時(shí)，E級(jí)改進(jìn)型電價(jià)成本低于F級(jí)電價(jià)成本。 　　由此可見：本工程應(yīng)用F級(jí)機(jī)組方案。E級(jí)（包括E級(jí)改進(jìn)型）適合于氣價(jià)相對(duì)較低的地區(qū)。 　　2．2　余熱鍋爐 　　余熱鍋爐聯(lián)系著燃?xì)夂驼羝h(huán)。本工程與鎮(zhèn)海、溫州龍灣燃機(jī)電廠一樣，選用無補(bǔ)燃型余熱鍋爐。 　　國(guó)內(nèi)外的燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)電廠均采用一臺(tái)燃機(jī)配一臺(tái)余熱鍋爐方案，所以本工程配F級(jí)燃機(jī)的余熱鍋爐，其容量將比鎮(zhèn)海、溫州龍灣兩廠配E級(jí)燃機(jī)的余熱鍋爐容量大。目前，大多數(shù)余熱鍋爐蒸汽側(cè)為單壓無再熱系統(tǒng)（如鎮(zhèn)海、溫州龍灣廠等）［2］，應(yīng)用F級(jí)燃機(jī)后，其排煙溫度（即余熱鍋爐入口煙溫）在540℃以上，同時(shí)由于燃用天然氣，其余熱鍋爐出口煙氣溫度可降至80～90℃，因此余熱鍋爐蒸汽側(cè)確定選用三壓與有再熱系統(tǒng)，從而提高聯(lián)合循環(huán)效率。 　　2．3　汽輪機(jī) 　　在燃機(jī)電廠中，多臺(tái)或一臺(tái)燃機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)汽輪機(jī)，形成一組，即n＋1模式。n為燃機(jī)臺(tái)數(shù)，1為汽輪機(jī)臺(tái)數(shù)，也即為了提高汽輪機(jī)效率，盡可能選用一臺(tái)大功率汽輪機(jī)。在鎮(zhèn)海及溫州龍灣廠中，n＝2；在本工程中，n＝1；汽輪機(jī)功率均為100 MW級(jí)。為便于操作及調(diào)峰，燃機(jī)電廠中的汽輪機(jī)無回?zé)岢闅狻? 　　2．4　發(fā)電機(jī) 　　注意發(fā)電機(jī)容量匹配，為了使聯(lián)合循環(huán)機(jī)組得到最大的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)使發(fā)電機(jī)容量留有裕量，本工程選用的發(fā)電機(jī)容量為400 MW。 [b]3　聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中主機(jī)的配置方案 [/b]　　由F級(jí)燃機(jī)和其它主機(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組有3種不同的配置方案： 　　方案一：1臺(tái)F級(jí)GT＋1臺(tái)HRSG＋1臺(tái)ST組成單軸（GT及ST同軸）機(jī)組，GT及ST拖動(dòng)同1臺(tái)G（簡(jiǎn)稱F級(jí)單軸）。 　　方案二：1臺(tái)F級(jí)GT＋1臺(tái)HRSG＋1臺(tái)ST組成雙軸（GT及ST分軸）機(jī)組，GT及ST拖動(dòng)各自的G，共3臺(tái)G（簡(jiǎn)稱F級(jí)雙軸）。 　　方案三：2臺(tái)F級(jí)GT＋2臺(tái)HRSG＋1臺(tái)ST組成三軸（各GT及ST分軸）機(jī)組，2臺(tái)GT及1臺(tái)ST拖動(dòng)各自的G，共3臺(tái)G（簡(jiǎn)稱F級(jí)三軸）。 　　3．1　電廠建設(shè)容量的適應(yīng)性 　　根據(jù)電廠建設(shè)容量，F(xiàn)級(jí)燃機(jī)臺(tái)數(shù)為奇數(shù)臺(tái)時(shí)，宜采用單軸或雙軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組；而當(dāng)F級(jí)燃機(jī)臺(tái)數(shù)為偶數(shù)臺(tái)時(shí)，可根據(jù)臺(tái)數(shù)數(shù)量和負(fù)荷情況考慮采用多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組；浙江半山天然氣發(fā)電工程建設(shè)的F級(jí)燃機(jī)為3臺(tái)，因此不宜采用方案三，即2＋2＋1多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。 　　3．2　主廠房布置比較和總平面布置的可行性 　　由于根據(jù)本工程建設(shè)容量不宜采用方案三，因此對(duì)方案一和方案二作總平面布置的比較。方案一的主廠房布置為3套單軸燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組采用平行并列式布置方式。該方案機(jī)組余熱鍋爐、燃機(jī)、汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)布置在同一軸線上，燃機(jī)、汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)同軸。方案二由于采用了雙軸布置，廠房?jī)?nèi)增加了一臺(tái)發(fā)電機(jī)。 　　比較上述二個(gè)方案，從主廠房布置來看，方案一布置緊湊，汽水管道短捷，電氣出線方便，生產(chǎn)管理便利，整個(gè)建筑設(shè)計(jì)與工藝和控制設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)較優(yōu)；方案二總體格局基本同方案一，但由于雙軸布置后主廠房長(zhǎng)度增加，汽水管道工程量將有一定增加，而且使整個(gè)動(dòng)力島區(qū)從余熱鍋爐煙囪外端至主變外端的長(zhǎng)度與方案一相比增加了約17 m。 　　從總平面布置來看，這兩個(gè)方案在總平面布置上均是可行的。 　　3．3　啟動(dòng)和控制性能 　　方案一F級(jí)單軸機(jī)組可分發(fā)電機(jī)中置和尾置兩種，其啟動(dòng)方式是不同的。將發(fā)電機(jī)布置在汽輪機(jī)尾端，即發(fā)電機(jī)尾置方案，采用發(fā)電機(jī)變頻啟動(dòng)，由于主機(jī)共一根軸，從啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)到并網(wǎng)前不能發(fā)電，且在任何時(shí)刻三大主機(jī)都需以同速運(yùn)轉(zhuǎn)。將發(fā)電機(jī)布置在燃機(jī)和汽輪機(jī)之間，即發(fā)電機(jī)中置方案，汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)之間裝有離合器。燃機(jī)和發(fā)電機(jī)可以脫開汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，具有很大的靈活性，在啟動(dòng)過程中優(yōu)勢(shì)明顯，燃機(jī)既可快速啟動(dòng)和升負(fù)荷，又可先行發(fā)電，每次啟動(dòng)燃機(jī)可多發(fā)電30～40 min時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)性。但在布置上發(fā)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子困難較大，需要設(shè)置大噸位行車或?qū)Ｓ醚b置。 　　方案二F級(jí)雙軸機(jī)組啟動(dòng)性能同F(xiàn)級(jí)單軸發(fā)電機(jī)中置機(jī)組。 　　方案二F級(jí)三軸機(jī)組啟動(dòng)同樣靈活，但兩臺(tái)余熱鍋爐并汽需要多花費(fèi)一定時(shí)間，且增加了汽水損失。 　　方案一或二、F級(jí)單軸或雙軸機(jī)組均可以實(shí)現(xiàn)較為靈活的調(diào)峰，且聯(lián)合循環(huán)效率較高；在全廠負(fù)荷率為70％～100％時(shí)，三套機(jī)組以同樣負(fù)荷率同時(shí)運(yùn)行，70％負(fù)荷率時(shí)相對(duì)100％負(fù)荷率時(shí)的效率為95％；負(fù)荷率為60％時(shí)，一套機(jī)組停運(yùn)，其余兩套各帶90％負(fù)荷，相對(duì)效率為96．3％；負(fù)荷率為40％，一套機(jī)組停運(yùn)，其余兩套各帶60％負(fù)荷，相對(duì)效率為91．3％；負(fù)荷率為30％時(shí)，兩套機(jī)組停運(yùn)，一套帶90％負(fù)荷，相對(duì)效率為98．7％。 　　3．4　裝機(jī)方案和電廠功能的協(xié)調(diào) 　　方案一采用F級(jí)單軸機(jī)組，能較好的適應(yīng)調(diào)峰、帶腰荷和帶部分基本負(fù)荷的電廠的功能，也是與浙江半山天然發(fā)電工程未來在電力系統(tǒng)中的所應(yīng)起的作用相協(xié)調(diào)的，方案二采用F級(jí)雙軸機(jī)組，也具備較好的適應(yīng)調(diào)峰、帶腰荷和帶部分基本負(fù)荷的能力，但相對(duì)方案一來說，其特點(diǎn)是更適應(yīng)需要承擔(dān)供熱任務(wù)的天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程，因?yàn)榉州S布置后，整個(gè)系統(tǒng)可以更好地適應(yīng)供熱負(fù)荷工況的變化。 　　3．5　投資成本比較 　　從電廠投資成本來比較，方案一由于采用F級(jí)單軸布置，燃機(jī)、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)串聯(lián)在一起，單套機(jī)組只須一套容量較大的發(fā)電機(jī)、升壓變壓器和高電壓饋電設(shè)備，燃機(jī)和汽輪機(jī)可以共用一套潤(rùn)滑油系統(tǒng)、控制油系統(tǒng)，而方案二由于采用F級(jí)雙軸布置使熱力系統(tǒng)管道工程量有一定增加，相應(yīng)的一些工藝輔助系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的費(fèi)用也將增高，優(yōu)點(diǎn)是將來國(guó)產(chǎn)化實(shí)施起來較為方便，除燃機(jī)外如汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)均可考慮由國(guó)內(nèi)配套供貨。如果主設(shè)備全進(jìn)口（燃機(jī)、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐），方案二造價(jià)比方案一略高，經(jīng)計(jì)算方案一單位千瓦造價(jià)為3434元，方案二單位千瓦造價(jià)為 　　3460元。 　　3．6　聯(lián)合循環(huán)整體性能此較 　　方案一F級(jí)單軸和方案二F級(jí)雙軸在整體聯(lián)合循環(huán)效率上基本相同，而方案三F級(jí)三軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組由于采用了更大容量200 MW級(jí)的汽輪機(jī)，因此整體聯(lián)合循環(huán)效率有所提高，如GE公司的F級(jí)單軸聯(lián)合循環(huán)效率為56．7％，F(xiàn)級(jí)三軸聯(lián)合循環(huán)效率則為57．1％。 　　3．7　國(guó)產(chǎn)化實(shí)施潛力及維修費(fèi)用 　　對(duì)于F級(jí)單軸方案，因?qū)⑷紮C(jī)、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)聯(lián)在一根軸上，使其軸系的技術(shù)要求高，燃機(jī)、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)復(fù)雜，需有外方承擔(dān)協(xié)調(diào)責(zé)任。除燃機(jī)進(jìn)口外還必須引進(jìn)國(guó)內(nèi)外聯(lián)合循環(huán)的生產(chǎn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)配套余熱鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。 　　對(duì)于F級(jí)雙軸方案，汽輪機(jī)和燃機(jī)各帶一臺(tái)發(fā)電機(jī)。熱力系統(tǒng)與單軸方案相同。由于汽輪機(jī)和燃機(jī)分開布置，避開了單軸F級(jí)機(jī)組需整體保證性能的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)內(nèi)具備生產(chǎn)配套除燃機(jī)以外主輔設(shè)備的能力，有利于將來國(guó)產(chǎn)化。 　　而從維修費(fèi)用來看，F(xiàn)級(jí)燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)的維修費(fèi)用是比較高的，而且應(yīng)該說主要集中在燃機(jī)上，因此如果在大容量F級(jí)燃機(jī)的關(guān)鍵部件的國(guó)產(chǎn)化工作上和主要備品備件的國(guó)內(nèi)配套工作上沒有很大的進(jìn)展，各方案在主設(shè)備的維修費(fèi)用上不會(huì)有很大的差距。 　　3．8　建設(shè)施工的便利性 　　對(duì)于F級(jí)單軸方案來說，四大主機(jī)排列在一條線上，常采用獨(dú)立的島式結(jié)構(gòu)主廠房，占地小，廠房?jī)?nèi)設(shè)備布置緊湊。電廠建設(shè)時(shí)可單套運(yùn)行，互不干擾。而且如果將來有擴(kuò)建，實(shí)施起來也甚為方便。 　　對(duì)于F級(jí)雙軸方案，該布置形式在發(fā)電機(jī)出線、設(shè)備和蒸汽管道布置上與F級(jí)單獨(dú)方案相比不占優(yōu)勢(shì)。因此，從建設(shè)施工便利性來說，F(xiàn)級(jí)單軸方案是優(yōu)先的。 　　3．9　比選結(jié)果 　　從8個(gè)方面對(duì)F級(jí)單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組和F級(jí)雙軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組作了分析，綜合所有分析，尤其是從主廠房布置和運(yùn)行管理的便利上以及目前階段投資成本的比較上可得出如下結(jié)論，浙江半山天然氣發(fā)電工程適宜選擇F級(jí)單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組方案。 [b]4　結(jié)　論 [/b]　　浙江半山天然氣發(fā)電工程采用三套350 MW級(jí)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，比選結(jié)論： 　　①采用：250 MW級(jí)F級(jí)燃機(jī)；蒸汽側(cè)為三壓及有再熱系統(tǒng)的余熱鍋爐。 　?、诓捎茫?臺(tái)250 MW級(jí)F級(jí)燃機(jī)；1臺(tái)相應(yīng)容量余熱鍋爐及1臺(tái)100 MW級(jí)汽輪機(jī)的配置，應(yīng)用單軸系統(tǒng)（燃機(jī)、汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)同軸）。 　　 [b]參考文獻(xiàn) [/b]　?。?］　屠進(jìn)，錢海平．半山天然氣發(fā)電工程燃?xì)廨啓C(jī)組的選型［J］．浙江電力，2002，（5）：19－20，40． 　　［2］　屠進(jìn)，錢海平．溫州300 MW燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組參數(shù)討論［J］．浙江電力，1999，（6）：20－23．