燃氣發電

燃氣輪機是把熱能轉換為機械功的旋轉機械，包括壓氣機（在燃氣輪機中通常將壓縮機稱為壓氣機）、加熱工質的設備（如燃燒室）、透平、控制系統和輔助設備等；一般引用空氣作為工質。

燃氣輪機動力裝置是燃氣輪機及為產生有用的動力（例如電能、機械能或熱能）所必需的全部基本設備。簡單循環燃氣輪機是最簡單熱力循的燃氣輪機，也是目前最常用的燃氣輪機。單循環是最簡單的燃氣輪機循環燃氣輪機的熱力循環。循環的最高温度越高效率越高，反之越低。一般燃氣輪機循環的進口温度是大氣温度，具有由地球氣候條件決定的變化相對不太大的確定值，因此首先決定效率的要素是循環的最高温度，即燃氣透平的進口温度（通常稱之為T3），T3通常是衡量燃氣輪機性能水平的特徵量。

聯合循環目前更多指的是燃氣——蒸汽聯合循環，包括給水加熱型、餘熱鍋爐型、排氣補燃型和排氣全燃型等，目前實際使用的聯合循環大部分是餘熱鍋爐型聯合循環。

該系統主要是由燃氣輪機、汽輪機、發電機和換熱器、泵等組成。在聯合循環機組中，空氣經空氣壓縮機壓縮後送入燃燒室，被壓縮的空氣與噴入的燃料相混合並燃燒形成高温高壓燃氣，具有做功能力的燃氣工質進入燃燒透平膨脹做功；做功後，仍有較高温度的燃氣進入餘熱鍋爐，此時燃氣餘熱使汽水系統的水轉變為高温高壓蒸汽，具有做功能力的蒸汽工質進入汽輪機膨脹做功，汽輪機排汽經凝汽器冷卻為水，再經各級加熱器加熱後又進入餘熱鍋爐，完成蒸汽循環；餘熱鍋爐中燃氣與給水換熱後的低温煙氣經煙道排入大氣，完成燃氣循環。這就是典型的餘熱利用型聯合循環發電系統的工作原理。

燃氣輪機從20世紀50年代登上發電工業舞台以來，其發電效率和熱效率都有很大提高，特別是燃氣——蒸汽聯合循環機組日漸成熟，燃氣輪機的單機功率已超過334MW，熱效率已達35%～41.92%，而聯合循環機組的單機功率已達489.3MW，熱效率已超過60%，為燃氣發電在電力系統中地位的提高提供了技術支撐。

歐美國家的經驗表明：從安全和調峯的要求出發，在電網中安裝功率份額為8%～10%的燃氣輪機發電機組是必要的。我國許多地區電網的峯谷差相差較大，急需啓動快、調峯性能好、建設週期短的燃氣輪機及其聯合循環來適應建設的需要，特別是在沿海開放地區更是如此。

天然氣聯合循環發電集天然氣潔淨與聯合循環高效於一身，具有諸多優點，成為當今世界最受青睞的實用發電技術。目前全世界每年增長的發電容量中，有35%-36%為燃氣——蒸汽聯合循環機組，而美國為48%，在美國2000年～2004年新建電廠中，天然氣電廠佔93%。

熱效率高：天然氣發電具有較高熱效率。目前各大公司剛剛推出或正在研製的“G”級和“H”級燃氣輪機，燃氣初温達1427℃，簡單循環單機容量為280MW，聯合循環容量達520MW左右，熱效率已超過60%。

投資省：天然氣發電的單位裝機容量所需投資少，造價便宜，目前每千瓦的投資費用僅為4000～5000元/KW，甚至更低，而蒸汽輪機發電廠投資目前高達8000～11000元/KW。

建設週期短：其設備由組件構成，重量輕、施工快，一般12～20個月即可投產，一般是火電機組建設週期的43%；又由於土建少，又可以分階段建設，首先建設燃氣輪機電廠，再建聯合循環電廠，從而使資金最大效率化。

佔地面積小，一般為燃煤電廠的50%；耗水量也僅為燃煤電廠的30%左右。

運行可靠，高度自動化，運行人員可大大減少。所需日常運行管理人員僅為一般燃煤電廠的2%。

長期以來，我國的能源結構以煤為主，它決定了煤炭在我國發電能源結構中的主導地位。但從環保角度看，煤電的污染排放問題非常嚴重，至今尚未獲得有效的控制，這已成為制約我國電力實施可持續發展戰略的“瓶頸”環節。因此除了發展燃煤電站的環保裝置外，還必須調整我國的能源結構，即用優質的清潔燃料——例如天然氣，來替換部分發電用的燃煤。燃燒天然氣的燃氣輪機及其聯合循環發電機組則是目前提高能源資源的利用效率，並相當徹底地解決環境污染問題的首選技術。

在能源發展多樣化的當前，煤的生產量還將穩步上升，但它在能源中佔的比例將相對穩步下降，氣體燃料的發展速度將相對加快。供給燃燒發電的氣體燃料只能用於聯合循環而不會用於電站鍋爐，這也是最近一段時間國內燃氣輪機需要量增加的主要原因。預計在不久的將來，我國的氣體燃料消費比例還要繼續上升，燃氣輪機的需求也將繼續增長。

從2004年開始，國家在兩捆招標中集中安排了40套燃氣——蒸汽聯合循環發電項目，使用“F”級的燃氣輪機組成然用西氣東輸的天然氣與進口的液化天然氣（LNG）的聯合循環，每套400MW等級。在2005年又完成了近20套的打捆招標項目。此外，隨着近海地區海洋天然氣資源的逐漸開發（如接近上海的東海和接近海南島的南海地區），有可能為燃氣輪機發電行業的持續發展提供資源支持，例如：海南有意利用南海的天然氣資源（儲量為3800億m3）建立天然氣發電基地，向廣東輸電。此外，根據我國的能源規劃，東南沿海地區都將從鄰國進口一部分液化天然氣（LNG），作為補充能源，例如廣東省的LNG工程已經啓動，一期工程已於2005年建成並開始供氣，2007年的供氣量達到325t/a，二期工程的供應量將擴大到500t/a。福建省也已決定從印尼引進200t/a液化天然氣。

2004年國家委託中國技術進出口總公司，按照市場換技術的方針，就17個燃氣輪機電站建設項目實施捆綁招標，為我國引進了PG9351FA、M701和V94.3A燃氣輪機的部分製造技術和40多台燃氣輪機及其聯合循環機組的設備。據不完全統計，2008年我國至少有41台F型和20多台“E”型燃氣輪機及其聯合循環機組投入運行，今後我國電力系統中燃氣輪機的型號將主要定位在“F”和“E”型這類機組。

總之，隨着天然氣資源的開發和應用，我國電力系統中必將逐漸增多對燃氣發電機組的使用，燃氣發電在我國電力工業的作用將逐漸增強。