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全球最具创新性的燃气发电项目展示
    日期:2020-04-23    字体:【大】【中】【小】
 

GE在中国的“深圳蓝天”计划

蓝天之战在中国是当务之急,各级政府都在严格执行法律以确保控制空气污染。像“蓝天”计划这样的消除烟雾计划旨在迅速减少中国最大城市的污染。该计划的目标之一是氮氧化物(NOx),氮氧化物是发电厂燃烧化石燃料时所排放的污染物,也是造成地面臭氧水平的原因。减少其排放将有助于改善空气质量和公共卫生。

深圳是广东省中部沿海珠江口东岸的重要副省级城市。凭借充满活力的经济,深圳在1990年代和2000年代是世界上增长最快的城市之一,并且是重要的高科技中心,因此通常被定义为“中国的硅谷”

曾经以散发出有毒烟雾的黑云而闻名,但如今,它在不到六个月的时间里就做了很多工作来清理并成为更具可持续性的城市。得益于GE,“深圳蓝天”计划使该地区的平均空气污染减少了约50%,这帮助了深圳的五家发电企业(深圳南山电力公司,深圳新电力公司,深圳大唐宝昌)天然气发电有限公司,深圳市裕湖发电有限公司和中海油深圳发电有限公司)实现了他们的目标。

深圳的电力生产商面临严峻而严格的要求,要在当局设定的目标期限内降低NOx排放,如果不遵守这些要求,将被下线。GE解决了燃气轮机燃烧系统中的根本问题,并使用称为DLN 1.0+超低NOx的新型预燃烧器系统对工厂安装的9个GE单元进行了现代化改造。

深圳南山电厂负责人梁建强表示:“发电公司目前面临环境指标和经济表现的双重压力。” “我们继续寻求一种双向解决方案,以帮助为当地的蓝天做贡献,同时改善资产绩效。GE的DLN 1.0+超低NOx燃烧升级非常适合我们的需求。通过此次合作,GE不仅确认了其技术优势,而且还展示了其卓越的执行能力。在GE的帮助下,我们成功地升级了工厂,同时保持了稳定的能源供应。”

GE的干式低NOx(DLN)解决方案可大大减少NOx排放。以前的版本“ DLN1”标准排放的NOx达到百万分之15(ppm),但是DLN1 +升级正在中国首次在全球范围内应用,可以将其降低到5 ppm。

GE电力中国首席执行官杨丹表示:“我们赞赏深圳市政府对绿色和低碳发展的坚持,以及为改善其居民生活水平所作的努力。” 具有超低NOx的GE DLN1.0 +减少了排放,并为深圳市政府改善空气质量的“蓝天”可持续发展计划做出了贡献。在不到六个月的创纪录时间内,成功完成了9台燃气轮机的现代化改造,为许多9E机组重新供电并适应新时代的需求提供了参考。”

降低燃气轮机NOx排放量的秘密在于降低燃烧器内火焰的温度。较稀薄的燃料混合物可以使天然气在较低的NOx火焰中燃烧,从而使天然气在大量空气中燃烧。除了对硬件进行修改外,名为“校正参数控制”(CPC)的软件还收集了有关涡轮机环境的大量数据。这包括环境湿度和温度读数以及进气压力和排气压力,所有这些因素都会影响NOx和其他污染物的产生。这些输入始终在变化,因此该软件会不断纠正空燃比,以降低NOx排放量。

“此外,从技术角度来看,GE的DLN1 + ULN解决方案比其他可减少NOx的解决方案要好得多。” GE电力产品经理Bruno Monetti说。“选择性催化还原(SCR)系统价格昂贵,并且会使用氨水和水来去除NOx,因此会对环境造成负面影响。” 装有SCR的燃气轮机效率降低,因此比具有DLN1 +超低NOx的燃气轮机排放更多的二氧化碳。

九台GE 9E燃气轮机的现代化改造工程,在接到完成项目请求不到六个月的时间内达到了创纪录的水平,动员了来自中国和世界各地的200多名专家进行工厂维修,以满足特定的时限要求并超越了绩效期望。

GE是人们赖以生存的更清洁,更易获得的能源,可推动世界各地的增长和繁荣。就卓越执行和创新而言,这一里程碑为电厂运营商提供了典范,这些电厂运营商正在中国和全球范围内运营更成熟的燃气轮机机队。

Jenbacher的模块化概念

取代了燃煤电厂

2015年,Stadtwerke Kiel开始更换位于德国基尔的具有50年历史的硬煤热电联产电厂。该项目以其高效和灵活而著称,在欧洲是同类项目之一,它面向未来,是通过使用高效,灵活的热电联产系统成功实施能源转型的典范。作为该项目的一部分,INNIO Jenbacher提供了20台Jenbacher J920 FleXtra燃气发动机,并于2019年12月上线。

新电厂的电力输出为190MW,热输出为192MW。发电厂的电力和热量被馈送到由公用事业提供商Stadtwerke Kiel运营的电网和区域供热网络中,因此在维持德国北部电网的稳定性方面发挥着重要作用。

发电厂的模块化发电概念使工厂能够高度灵活地应对能源市场中不断变化的需求。詹巴赫(Jenbacher)20台燃气发动机中的每台发动机都可以在不到五分钟的时间内提升至满负荷(其最大发电量)。这种能力意味着发电厂可以随时对电网的变化做出灵活的反应,并使其成为该地区丰富而动荡的风能和太阳能资源的极佳平衡。

已安装的INNIO Jenbacher系统的整体效率超过92%。该沿海电厂正好在2019/2020供暖季节开始商业运营,此后将为德国实现其到2038年逐步淘汰燃煤电厂的目标做出重大贡献。

INNIO和KAM设计并实施了沿海发电厂。在INNIO提供燃气发动机和工程专业知识的同时,KAM作为总承包商负责工程,采购,建造和调试总承包电厂,包括辅助建筑物,并集成了蓄热和电锅炉。该团队将发电厂分为四个单元,每个单元五个块,其优点是可分段运行。

此次交付取代了自1970年以来一直在发电和供热的基尔峡湾的燃煤发电厂。92%以上的高整体效率将使Stadtwerke Kiel的二氧化碳排放量相比减少约70%到以前的燃煤电厂。因此,基尔市有望在2020年实现其气候变化目标。

“我们感到自豪的是,我们灵活,高效和先进的燃气发动机解决方案将为Stadtwerke Kiel的这个灯塔项目做出重大贡献。随着德国计划关闭所有燃煤电厂并主要依靠可再生能源,我们的Jenbacher J920燃气发动机将有助于平衡基尔电网,” INNIO总裁兼首席执行官Carlos Lange说。“随着可再生能源的使用在整个德国不断增长,INNIO将继续在研发方面进行大量投资,并将进一步扩大其在基于再生气体(特别是氢气和氢气载气)的发电技术方面的领先地位,以帮助建设淘汰了100%的碳中和无碳电厂。”

瓦锡兰灵活的发电解决方案:

两分钟内达到峰值功率

国际能源服务和解决方案公司Centrica最近在其位于林肯郡东北部Brigg的现有工厂中完成了该国最大的中速调峰电站。调峰厂包括5台Wärtsilä34SG发动机,它们使用天然气运行,总容量为50 MW,足以为近100,000户家庭提供电力。

这个故事的背景是英国不断变化的能源格局,该国越来越多地转向可再生能源和低碳能源来发电,而旧的基本负荷电厂则在全国范围内关闭。这种发展受到政府政策和技术进步的推动。

英国政府正在努力在2025年之前关闭英国所有剩余的燃煤发电站。虽然未来肯定看起来是绿色的,但每个人心中的主要问题是如何保持发电的灵活性和可靠性。正如该国打算这样做的那样,将更多可再生能源并入电网需要在太阳不发光或风不吹动时进行备用发电。一种解决方案是混合动力解决方案系统。

Centrica是领导这一领域的领先者之一,他们从瓦锡兰(Wärtsilä)购买了两座50兆瓦发电厂,其中一处用于布里格的新电厂,另一处用于彼得伯勒的新机组,以为英国国家电网提供平衡电力。

Centrica Business Solutions英国和爱尔兰分布式能源总监Alan Barlow表示:“这将帮助我们在电力结构中容纳不断增加的可再生能源份额,同时确保供应保持稳定。”

“加速时间是我们选择这些发动机的关键因素,从启动到满载,它们将能够在短短两分钟内提供电力。”

瓦锡兰以EPC(工程,采购和建造)的方式向Centrica提供了发动机,并且是唯一能够提供如此快速启动时间的公司。通过关注预热和预润滑系统来实现这一目标,是Centrica选择Wärtsilä解决方案的关键因素。

这种速度和灵活性至关重要,因为当可再生能源摇摇欲坠时,它允许公用事业公司切换到辅助发电机。它有助于提前优化能源系统,从而保持能源网络稳定。

Futyan先生说:“瓦锡兰解决方案交付的两分钟启动时间是一个罕见的功能,对于英国电网来说非常重要。

布里格(Brigg)和彼得伯勒(Peterborough)的站点在为国家电网提供高峰需求方面发挥着关键作用。瓦锡兰与Centrica之间的长期服务协议(LTSA)对此提供了支持。这项为期六年的协议可确保Centrica能够从位于芬兰瓦萨(Vaasa)的瓦锡兰(Wärtsilä)专业技术中心获得24/7紧急支持。

瓦锡兰能源业务高级业务发展经理Bent Iversen表示:“英国是塑造电力市场的领先国家,而Centrica是其领先的运营商之一。今天,可再生能源约占该国总发电量的三分之一,而2006年仅为5%,而且这一份额一直在增加。为了支持这种趋势,快速启动,灵活的生成至关重要。”

布里格的新电站特别根据Centrica的要求进行了改造,它基于瓦锡兰的模块化内燃机(ICE)单元。ICE技术独特的操作灵活性,具有超快速的启动和停止以及快速的加载功能,可确保无缝控制负载波动。随着能源需求的增长,模块化设计使轻松扩展发电厂以满足任何未来需求。可以随时升级工厂,而不必担心操作可靠性。

英国市场将寻求储能解决方案和先进的能源管理系统来提高其应对峰值能源供应波动的能力,而瓦锡兰能源业务高级市场开发分析师Jan Andersson则认为天然气将继续发挥作用。当可再生能源发电量较低时,该国将提高天然气能力,以补充剩余的核电厂和燃煤电厂。

曼能源解决方案公司

在斯图加特交付CHP发电厂

MAN Energy Solutions于2019年初向德国能源公司EnBW(EnergieBaden-WürttembergAG)交付了新的热电联产(CHP)解决方案。30 MW HKW3电厂位于德国斯图加特的盖斯堡区,三台MAN 20V35 / 44G燃气发动机处于核心位置,可同时为本地电网产生31.2 MW的电力和高达30 MW的区域供热,而总效率最高可达到90%。

这些新发动机是HKW3热电联产机组大规模现代化计划的一部分。除热电联产厂外,EnBW还建造了一个热能存储和一个锅炉厂,其热能输出高达175 MW,以弥补供需波动。

经过60年的运营,新工厂将取代燃煤电厂,并预计每年可节省多达6万吨的CO2。它的新烟囱是旧烟囱的一半,整个工厂也比其前身小,尽管效率和产量都提高了。

整个解决方案的主要优点是灵活性。热电联产电厂是新建筑的模块化概念的核心要素:燃气锅炉专门产生热量,主要设计用于覆盖冬季的需求高峰,而燃气发动机理想情况下可连续运行以提供电能和热量。通过将设施与区域供热蓄能器相结合,EnBW可以充分利用发动机提供的灵活性,并对价格信号做出反应。当对热量的需求较低时,可以存储来自发动机的废热。MAN燃气发动机的高反应速度提高了灵活性,其装置可以在不到五分钟的时间内达到其全部输出,同时可以轻松应对负载变化。

该公司表示,与其他类似大小的发电厂通常启动时间更长的发电厂相比,发电厂的引擎可以在不到三分钟的时间内关闭,并在三分钟内恢复到满负荷运行。MAN Energy Solutions的全球售后品牌MAN PrimeServ将负责发动机的服务和维护10年。

“大型燃气发动机发电厂在德国是一项新的但重要的技术:它们有助于减少有害气体排放并保证极其可靠的供应,” MAN Energy Solutions电厂部副总裁兼欧洲销售经理TilmanTütken博士说。天然气发动机发电厂有潜力以一种不仅有效而且对环境更好的方式取代燃煤发电厂。我们用于热电联产的模块化电站概念,基于模块化原理,可以根据需要从7 MW扩大规模。”

EnBW的项目经理Jens Rathert说,HKW3的重建使该公司能够显著减少CO2和其他污染物的排放,这在发电厂的城市环境中尤其重要。

拉瑟特说:“从能源转型的大局看,我们将像HKW3这样的设施视为进一步燃料转换项目的蓝图,并珍惜沿这些路线开展更多项目的机会。”的确,部分国有的能源供应商的计划完全符合德国的整体气候目标。根据最近的一项研究,用德国的天然气厂代替煤炭每年可节省约7,000万吨的CO 2,相当于该国长期气候战略设定的减排目标的40%。

西门子助力玻利维亚

大约10年前,玻利维亚的电气化率是拉丁美洲最低的国家之一:只有一半的农村人口可以用电。西门子一项雄心勃勃的项目通过:在2025年之前为该国的电力覆盖做出巨大贡献来帮助扭转这种局面。

这项艰巨的任务(项目名称:Energizing Bolivia)使得玻利维亚在2015年的发电总量仅约2GW的情况下,国家电网增加了1GW。

在2007年至2015年的初始阶段,西门子为该国三个不同地区的国有发电公司Ende Andina SAM拥有和运营的三个新建电厂提供了13台燃气轮机。向Warnes和Del Sur的发电厂提供了9台SGT-800燃气轮机,为恩特雷里奥斯的另一家工厂提供了4台SGT-700燃气轮机。这三个发电厂以简单循环模式运行,是2007年至2016年期间玻利维亚总发电量翻倍的主要原因。西门子项目随后通过启动对该国三大发电厂的升级,进入了扩张阶段。

为了成为物流领域的佼佼者,西门子交付了14台SGT-800燃气轮机,11台带冷凝器的SGT-400蒸汽轮机,22台蒸汽发生器,25台发电机,25台变压器以及SPPA-T3000仪表和控制系统。在2017年5月至2018年8月三个电厂之间进行了部署。这项全球性努力始于三大洲,跨越了数千英里。多达400辆重载运输车穿越安第斯山脉,将设备带到三个发电厂的施工现场,超过了4680 m。海拔变化,经过经过特殊改装的桥梁,覆盖1800公里。在不断变化的,经常是极端的天气条件和崎top的地形中。由于它们位于该国非常不同的地区,气候条件各异,工程师们必须设计适合雨林,灌木林地和热带稀树草原的定制冷却方法。在施工过程中,三个地点最多部署了1700名工人。最终,他们付出的努力是值得的,因为在联合循环模式下,三座工厂的效率从40%提高到51%。

这三个发电厂于2019年8月和9月正式投入运营。新安装的涡轮机是发电厂性能大幅提高1 GW的决定性因素,可提高产量和效率。14台最先进的SGT-800涡轮机每台的最大功率输出为53 MW,涡轮机转速为6608 rpm。11台SST-400蒸汽轮机以5146 rpm的涡轮机转速提供高达47 MW的功率输出。

由于玻利维亚的振兴,该国才得以实现能源独立。玻利维亚还希望通过实现到2025年将发电能力提高到6000兆瓦的目标来成为区域电力枢纽,其中3000兆瓦将被指定用于出口。“如今,将天然气转化为能源的过程更加高效,该国有机会将新的,效率更高的西门子技术集成在一起,从而找到多余或剩余的天然气用途,” ENDE Andina项目总监Ramiro Becerra Flores说。“这将使互连系统高度可靠,而电力的可获得性意味着我们将拥有工具来促进该国的总体社会经济发展,这要归功于服务和诸如电力之类的资源的可获得性。”

通过在玻利维亚的经济和社会发展中发挥积极作用,该项目体现了西门子的“企业对社会”理念。该公司还致力于在沃恩斯建立一个新的服务和培训中心,该地区将培训玻利维亚的技术人员,以维护,监视和维修发电厂的涡轮机及其他部件。该中心将成为玻利维亚和整个拉丁美洲维护和优化发电厂性能的催化剂。该国走上了一条道路,将使增值产品的生产和出口以及人力资本的发展成为可能,这反过来又将改善其公民的生活水平。

太阳能涡轮机的发电功率

Genser Energy是一家独立的电力生产商,总部位于美国,业务遍及西非。Genser的最大业务位于加纳南部丛林中的Tarkwa镇外。Tarkwa工厂位于西非丛林地区的Golf Fields Ltd. Tarkwa金矿的采矿权上。

在该地区,大部分电力来自水力和热力来源。但是,加纳的能源工业正在不断发展,包括所生产的电力类型和生产方法。Genser Energy的愿景是通过为金矿以及附近村庄的人们提供可持续且具有成本效益的解决方案来提高加纳和西非的发电能力。Genser先前在二级市场上购买了三台Mars 100发电机组。对于设备的操作感到满意,Genser决定购买额外的设备来提供矿山所需的电力。但是,在独立搜索二手市场以及利用Solar对可用设备的知识后,如果不进行大量修改,就根本无法获得合适的设备。结果,Genser选择购买由Titan 130供电的Solar新型PGM130,以增加其发电厂的功率。三年多来,Genser一直在使用三气化丙烷操作三架Mars 100和新的PGM130。Genser每天从塔科拉迪(Takoradi)港口通过卡车运送燃料,从而使工厂能够全天候运行。

Tarkwa电厂目前可以提供48兆瓦的电力。Genser Energy目前正在将Tarkwa工厂从简单循环升级为联合循环,并增加了一台PGM130和一台蒸汽轮机,以将容量提高到91兆瓦。

西门子发动机满足不断挑战的客户需求

Sensation是荷兰的创新型温室,被认为是花卉质量和一致性的领导者。该公司以某种叫Pina Colada的花而闻名,它的颜色鲜亮白色,让人联想到炎热的夏日的清凉饮料。

位于荷兰Tuil的Sensation需要升级其现有的两个1 MW发动机的热电联产系统,以提高效率,并整合CO2回收以施肥到现有的占地面积中。为植物施肥必须考虑产生CO2,同时还要确保保持品质和一致性所需的气候温度控制每朵花。最后,如果需要,客户还希望能够以微电网模式运行。

Sensation向西门子及其本地荷兰合作伙伴Dordtech寻求专业知识,因此SGE42-HM被确定为满足所有要求的正确解决方案。西门子表示,H系列发动机代表了发动机设计中的一个新概念,其先进技术融入了气缸盖,气门,凸轮轴和涡轮增压器中。这使客户能够使用热电联产系统在微电网配置中运行1MW的电力,而水温仅略有升高,从而确保满足所有环境要求。两个SGE42-HMs发动机,结合由多德泰克(Dordtech)设计和制造的量身定制的热交换和控制系统,可以在微电网配置下运行。发动机也被连接并积极地集成到Dordtech废气净化系统中,从而为工厂提供最佳的功率效率和CO 2水平。

通过这种合作关系,西门子建议Sensation,使用2台SGE-42 HM进行2 MW输出的气体利用将实现约42%的效率,与现有系统相比,可节省近10%的气体消耗。在运行的头四个月中,实际性能值表明效率提高到44%,在包含80%功率需求的时间间隔内测得的LHV计算为8.61kWh /Nm₃。即使在互连系统方面面临挑战,并且仍然具有作为微电网运行的能力,SGE42-HM仍能将其作为我们客户维护的正确解决方案的能力。

Sensation在市场上的创新地位,同时确保可靠性,效率和成本优化。SGE42-HM的最令人敬佩的功能之一是能够根据硬件轻松地将系统修改为不同的配置,以提供与其他系统类型集成的灵活性。这种灵活性以及保证电厂效率提高42%的能力,使这种合作关系成为一项技术创新之旅,以确保Sensation经营着市场上技术最先进的温室之一。客户重视西门子的专业知识,专业知识和技术知识,并兑现了保证,使西门子成为能源行业的关键解决方案提供商和领导者。

(中国船检)