美国Solar 大力神 130机组的出力与环境温度关系曲线

对于燃气轮机,环境温度直接影响到它的发电出力和发电效率,尤其是出力。许多燃气轮机发电厂夏季的发电出力平均损失20-30%,特别是在南方。而夏季正值电力需求的高峰,如果能够有效修正,等于系统增加20-30%的发电容量。如若建立一个储冰槽,将夜间低谷的电力转换为冰储存起来,在白天用于降低燃气轮机进口温度来增加处理,无疑等于建立了一个蓄电系统,所以有人将其称之为“冰电池”。以美国索拉公司大力神130燃气轮机发电机组为例,其对于温度变化的效率和出力变化差异巨大。

美国Solar 大力神 130机组10-35℃环境温度变化对出力的影响

工况
容量(kW)
比例
效率
15℃ISO工况
13182
100%
32.78%
10℃工况
13704
104%
33.12%
35℃工况
10784
82%
30.97%
10-35℃工况差
2920
27%
2.15%

根据计算(见下表),要想将一台13MW的索拉大力神130机组的进气温度从35℃降至10℃,需要每小时对约14.5万立方米空气进行冷却。

美国Solar 大力神 130机组10-35℃环境温度变化的流量计算

项目名称
单位
10℃
35℃
差值
出力
kW
13713
10791
2922
燃耗
GJ/h
149.05
125.44
23.61
效率
%
33.12%
30.97%
44.55%
烟气流量
kg/h
182442
155456
26986
-
m3/h
149543
127423
22120
空气流量
m3/h
145305
123856
21448

每小时将130机组进气温度降低到10℃仅需要在夜间低谷时段消耗305kWh的电能,加上这一部分消耗的能量,发电效率仅下降0.24%,而每1kWh低谷电可以换取9.57kWh高峰电力,而抽水蓄能电站为1:7,其经济性极为显著。建造成本与运行成本都小于抽水蓄能电站,是一种非常理想的蓄能技术。

美国Solar 大力神 130机组10-35℃环境温度变化的效率评估

项目名称
单位
数值
冷却空气量
M3/h
145305
单位体积空气冷却能耗
kJ/m3
1.21
温 差
25
需要冷量
kWh
1221
制冷COP
-
4
制冷耗电量
-
305
10℃发电出力
kW
13713
10℃发电燃耗
kW
41403
系统总能耗
kW
41708
发电效率
%
32.88%
发电效率下降率
%
0.24%

索拉大力神130机组只有13MW,如果广州大学城采用联合循环总装机容量120MW,其中有84MW为燃气轮机,进气降温技术可以在夏季增加出力近19MW的电力,如果要维持6小时的顶峰能力,需建立一个不到3500冷吨的冰需冷系统。如果考虑这一系统将可能时实时运行——随时将多余电力转换冷量收存,并根据负荷变化而随时又转换成为电力输出,其系统规模将可能明显减少。
 

 

 


 
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