燃氣發(fā)電(gas power)是指利用天然氣產(chǎn)生電力。燃燒天然氣把水變成蒸汽，再用蒸汽推動汽輪機帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)而發(fā)電，屬于一般的火力發(fā)電，其效率較低。天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電則是將天然氣燃燒時產(chǎn)生的高溫煙氣，推動燃氣輪機，進行一級發(fā)電，然后再利用燃氣輪機排出的高溫煙氣加熱水，產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機，進行二級發(fā)電。這就是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，效率較高。
由于燃燒天然氣熱效率高，排放的污染物又較其它燃料少，因此天然氣被認為是最清潔的發(fā)電燃料。目前天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的技術(shù)已相當成熟。已進入商業(yè)運作，且規(guī)模很大。
因此，燃氣發(fā)電站可以分為三種類型：
?、?簡單循環(huán)燃氣輪機(Simple cycle gas-turbine)
在簡單的循環(huán)燃氣輪機(cycle gas-turbine)，也稱為開式循環(huán)燃氣輪機(open cycle gas-turbine，OCGT)中，熱氣驅(qū)動燃氣輪機(gas turbine)發(fā)電。這種類型的發(fā)電廠建設(shè)成本相對較低，并且可以很快啟動，但是由于效率較低，作為調(diào)峰發(fā)電廠最多每天只能運行幾個小時。
?、?聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機(Combined cycle gas-turbine，CCGT)
CCGT電廠由使用布雷頓循環(huán)(Brayton cycle)的簡單循環(huán)燃氣輪機，然后是使用朗肯循環(huán)( Rankine cycle)的熱回收蒸汽發(fā)生器和蒸汽輪機組成。最常見的配置是支撐一臺蒸汽輪機的兩臺燃氣輪機。它們比簡單的循環(huán)電廠效率更高，效率可略高于60%，調(diào)度時間約為半小時。
⑶ 往復式發(fā)動機(Reciprocating engine)
往復式內(nèi)燃機(Reciprocating internal combustion engines)的功率通常低于20MW，比其他類型的天然氣發(fā)電機小得多，通常用于應(yīng)急電源或平衡可變的可再生能源，例如風能和太陽能。
燃氣輪機從 20 世紀50 年代登上發(fā)電工業(yè)舞臺以來，其發(fā)電效率和熱效率都有很大提高，特別是燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組日漸成熟，燃氣輪機的單機功率已超過334MW，熱效率已達35%～41.92%，而聯(lián)合循環(huán)機組的單機功率已達489.3MW，熱效率已超過60%，為燃氣發(fā)電在電力系統(tǒng)中地位的提高提供了技術(shù)支撐。
發(fā)電效率(指原動機輸出能源與輸入能源的比值，用百分數(shù)表示。)因發(fā)電方式不同而各有差異。一般的火力發(fā)電效率只有30%左右，熱電聯(lián)產(chǎn)可達65%～70%，而冷熱電三聯(lián)產(chǎn)可達80%以上。
發(fā)電效率圖示
燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)(Combined-Cycle Gas Turbine，CCGT)指將傳統(tǒng)的燃氣輪機和蒸汽輪機進行有效聯(lián)合的發(fā)電系統(tǒng)。其基本原理是首先用天然氣燃燒后產(chǎn)生的高溫氣體，推動燃氣輪機做功，燃氣輪機帶動同軸發(fā)電機進行第一級發(fā)電;然后將燃氣輪機排出的、仍具有相當高溫度的燃燒氣體送入余熱蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機進行第二級發(fā)電。
燃氣輪機—蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電流程圖
燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCGT)通過組合燃氣和蒸汽循環(huán)，可以實現(xiàn)高輸入溫度和低輸出溫度。循環(huán)的效率增加了，因為它們由相同的燃料源提供動力。因此，聯(lián)合循環(huán)電廠的熱力循環(huán)在燃氣輪機的高燃燒溫度和蒸汽循環(huán)冷凝器的廢熱溫度之間運行。這個大范圍意味著循環(huán)的卡諾效率高。實際效率雖然低于卡諾效率，但仍然高于任何一家工廠的實際效率。
如果將聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站的電效率計算為所產(chǎn)生的電能占所消耗燃料的較低熱值的百分比，則在理想狀態(tài)下進行新運轉(zhuǎn)(即不老化)并連續(xù)輸出時，其電效率可以超過60%。與單循環(huán)熱單元一樣，聯(lián)合循環(huán)單元也可以為工業(yè)過程，區(qū)域供熱和其他用途提供低溫熱能。這稱為熱電聯(lián)產(chǎn)，這種發(fā)電廠通常稱為熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)發(fā)電廠。
通常，在較低的熱值和總產(chǎn)出的基礎(chǔ)上，服務(wù)的聯(lián)合循環(huán)效率超過50%。大多數(shù)聯(lián)合循環(huán)機組，特別是大型機組，在LHV的基礎(chǔ)上具有55%至59%的峰值穩(wěn)態(tài)效率。
燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率(CCGT Generating Efficiency)采用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電充分利用了天然氣的高溫位能量，從而提高了天然氣的利用效率，增加了電力輸出。發(fā)電效率提高情況見下表。
發(fā)電效率(%)
利用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電降低了燃煤發(fā)電比例，并減少環(huán)境污染。主要表現(xiàn)在：
⑴ 經(jīng)濟效益 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的單位裝機容量投資少，國際上約為燃煤電廠投資的2/3;燃氣電廠建設(shè)工期短，燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組設(shè)備重量輕，施工快，一般12～20個月即可投產(chǎn)。
?、?燃氣輪機可以模塊化生產(chǎn)，易于組裝，安裝在需要電力的地方，可省去長輸高壓輸電線路;
?、?天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的冷卻水用量僅為燃煤發(fā)電廠的40%，占地少;
?、?天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率可達55～60%，而燃煤發(fā)電廠只有42～44%;
?、?擴建裝置不需要因環(huán)保而追加新的投資;
⑹ 同燃煤發(fā)電廠相比，污染物的排放量低。
全球一次能源發(fā)電狀況
全球一次能源發(fā)電一直以燃煤發(fā)電為主，其原因是成本價格低廉，原油及其產(chǎn)品顯然用處廣泛，燃油發(fā)電一直比燃煤發(fā)電和燃氣發(fā)電低，而且呈降低趨勢。燃氣發(fā)電卻呈現(xiàn)上升勢態(tài)。
2016—2019年一次能源發(fā)電(單位：TWh )
全球燃氣發(fā)電最多的洲
全球燃氣發(fā)電最多的地區(qū)是北美洲，2019年占全球燃氣發(fā)電總量1975.8/6297.9=31.4%，顯然由于美國頁巖氣開發(fā)成功足使燃氣發(fā)電的發(fā)展;其次為亞太地區(qū)。
全球燃氣發(fā)電最多的洲(單位：TWh)
燃氣發(fā)電最大的國家
由于美國頁巖氣開發(fā)成功，燃氣發(fā)電已經(jīng)超過俄羅斯居世界第一，中國盡管燃氣發(fā)電起步晚但已經(jīng)躍入世界第四位。
2016～2019年前14位燃氣發(fā)電最大的國家(單位：TWh)
世界上最大的燃氣發(fā)電站
燃氣發(fā)電量最多的國家是美國、其次是俄羅斯，但是燃氣發(fā)電站最多的是日本，日本早在20世紀70年代就開始利用進口的液化天然氣(LNG)發(fā)電。
全球十三大燃氣電站
中國燃氣發(fā)電站
中國主要以燃煤發(fā)電為主，依次燃氣發(fā)電的份額不高，但是進展比較快。
中國燃氣發(fā)電站
單位換算：
1兆瓦=1MW 1億千瓦=0.1TWh
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