为何机组能如此高效地运转?这主要归功于组件设计、材料选用、机组整体构造等方面持续不断的改进,以及电厂组件的完美配合。
机组外部两个黑色金属车间内过滤和压缩后的天然气,进入燃气轮机之前就先加热。Pauls表示,这一举措可让机组提高5%的效率。
走进厂房,抬头就可见两侧横贯整个车间的重型龙门吊机。这是用来安装燃气轮机的,因为燃机重达445吨,相当于1架加满燃料的空客A380。从柏林的工厂运输到杜塞尔多夫,都需要公路全部封路。
压缩后的天然气在燃气轮机的燃烧室里燃烧,推动燃机叶片以3000转/分的速度运转,其离心力高达10000G。产生的电力经由发电机传输至电缆上网,足以为一座240万人口的城市供电。
超过1500摄氏度的点火温度堪比铁熔点,因而燃气轮机内部温度极高。从燃气轮机内出来的高温气体,将余热锅炉内从莱茵河抽取的冷水加热,变成水蒸气,进入蒸汽轮机,产生的热能通过地下供热管道跨过莱茵河,输送到杜塞尔多夫城市西部,为家庭等用户供热。
余热锅炉的管道400公里,受热面积达54万平方米。电厂内容量为3.5万立方米的水塔,能够储存两天的供热量,以备不时之需。
加上区域供热,电厂的燃料利用率高达85%,生产每度电的二氧化碳排放量可降低为230克。Windecker表示,理论上讲,相比于欧盟地区燃煤电厂的平均排放,这座电厂每年可减排大约250万吨二氧化碳,相当于每年平均行驶1.5万公里的125万辆乘用车一年的二氧化碳排放总量。
看好中国燃气轮机市场
未来,与劳斯瓦德电厂类似的燃气电厂将更多,下一个劳斯瓦德电厂或许会产生在中国。而全球对天然气发电的需求,也将助推燃气轮机市场的增长。
西门子股份公司发电与天然气集团首席技术官赵作智称,全球电力需求将以每年2.5%的涨幅,从2015年的24.1万亿度增至2030年的35.3万亿度。届时,化石能源占比为63%,仍将占发电量的主导地位。
其中,天然气发电量将接近9.2万亿度,占比26%,仅次于煤。而天然气发电较煤更为清洁,将是最受青睐的化石燃料。具备低排放、高效率、发电灵活等优点的燃气电厂则将起到关键作用。
作为燃气电厂的心脏,燃气轮机无疑也将受益。以劳斯瓦德电厂使用的西门子SGT5-8000H燃气轮机为例,它属于西门子2010年向市场推出的SGT-8000H系列,目前是世界上最大的燃机。
截至今年3月,西门子已在欧洲、美洲、亚洲和非洲签订了82台H级燃气轮机供货合同。其中28台已正式投运,该系列燃机运行时间已超过35万小时。
中国被视为未来几年内天然气发电新兴市场,“十三五”规划明确了提高天然气发电占比的目标。到2020年,国家规划天然气发电装机规模达到1.1亿千瓦以上,占全国发电装机总容量的比例超过5%。
西门子股份公司发电与天然气集团大型燃气轮机和发电机业务首席执行官马斯(Theo Maas)曾表示,对中国重型燃气轮机的市场潜力充满信心。
为此,西门子还在推燃机技术本地化。今年3月底,西门子在宜兴新建的燃气轮机叶片厂开幕,这是西门子燃气轮机部件制造在全球的第三个工厂。
但开拓中国市场并不容易,与已有2个订单的日本和15个订单的韩国相比,目前西门子H级燃机在大中华区仅有一个订单。今年1月20日,西门子宣布获得来自香港青山发电有限公司(CAPCO)的订单。
其竞争对手GE则于3月15日向媒体公布,与哈尔滨电气集团公司正式签署天津华电军粮城六期650MW级燃气-蒸汽联合循环热电联产项目,首台在中国内地安装的H级燃气轮机预计在2018年第三季度交付。
分析人士指出,中国天然气价格较高,天然气发电成本较高,因此推广如此大功率的燃气轮机难度颇高。