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。