华东电力试验研究院科学技术信息所.doc

发展燃气轮机优化电源结构——美加大停电的思考胡立业（华东电力试验研究院上海200437）2003年我国遭遇大面积电荒全国19个省市出现拉闸限电。在“电荒”日益严重的情况下正常的经济活动受到极大冲击。电力严重不足的问题已成为影响经济持续高速发展的阻力。电网供电紧缺重载运行是事故发生的温床。向用户提供安全、经济、优质的电力供应服务是电力工业发展的根本目的。当前缺电和电网安全问题是我国电力发展面临的新挑战。2003年8月14日美国东北部和加拿大联合电网发生严重的停电事故也是世界电力发展史上最大的一次事故数百台发电机组停运电网解列停电范围9300多平方英里涉及美国8个州及加拿大造成包括纽约在内的许多城市一度瘫痪。据北美电力可靠性协会（NERC）统计此次停电共损失6180万kW负荷影响了5000多万人的正常生活。经济学家估计给美国经济造成的损失每天高达250～300亿美元。巨大的直接经济损失与无法计量的间接损失警示我们必须高度重视电力安全电力安全是最大的经济。美加“8·14”停电事件引发了我们对电网安全问题的深入思考。我们应积极研究应对措施保证电网安全、稳定、经济运行防止事故发生和一旦事故发生后如何尽快恢复。本文根据上海电网的情况从电源这一侧面进行分析讨论建议加快发展燃气轮机优化电源结构。1燃气轮机的特点和应用范围随着天然气开发、贮存、输送技术的发展应用领域的扩大新型燃气轮机的单机容量与效率大幅度提高以及大容量、高效率的新型燃气轮机联合循环机组问世燃气轮机发电获得高速发展。并且近年来电力体制改革、环保力度加大使这种初投资低、高效、清洁、灵活方便的发电装置备受青睐。1.1燃气轮机特点（1）设备与安装费用低在美国简单循环燃气轮机发电机组的投资成本约为375美元/kW低于联合循环机组的550美元/kW而比燃煤蒸汽机组的1000美元/kW（或更高）低得多。（2）污染物排放低燃用天然气时SO2排放几乎为零。大型燃机NOx的排放小于25ppm。在美国有严格要求的地区可以通过各种降低NOx排放措施满足环保要求（如NOx排放小于9ppm、3ppm）。（3）高的热效率简单循环燃气轮机的热效率已从90年代初的30%～33%（LHV）提高到现在的36%～38%有些类型机组已达42%。联合循环机组有更高的热效率F级的效率达58%H级的为60%。（4）快速起停能力（5）积木块式结构提供分阶段安装的可能（6）占地面积小与极少的用水量（7）短的建设周期（8）高的可靠性可用率高易于“黑起动”1.2燃气轮机应用领域（1）新建发电厂作基本负荷与中间负荷运行（主要是联合循环机组）；（2）电网调峰、应急备用与移动式电源；（3）压缩空气储能电站；（4）热（冷）电联供系统；（5）老电厂改造；（6）与燃料电池结合组成具有最高效率的燃料电池燃气轮机联合循环发电装置。（7）煤炭清洁利用技术（整体煤气化联合循环IGCC与增压流化床联合循环PFBC-CC等）。2上海缺电严重电网险象丛生2.1电力需求急增随着上海国民经济持续快速发展城市综合功能不断加强居民消费水平和质量逐步提高上海用电需求呈现加速增长的态势。2002年上海全社会用电量为645.71亿kWh比2001年增长8.9%。2002年上海电网最高用电负荷为1235.1万kW比2001年增长11.1%。图1是上海历年用电最高负荷与历年全社会用电量的变迁。由图1可见电力需求的增长正在加速。图1上海历年最高用电负荷与用电量2.2电网经受严峻考验上海市电力公司预测2003年夏天上海最高用电负荷为1300万kW考虑到无新发电机组投运可供电力仍与上一年持平为930万kW通过华东电网调配和外省计划受电以及安徽、三峡、福建等地购电外预计还存在100多万kW的电力缺口为此制订出一系列全方位保电措施。但是实际需求比预测高得多。2003年夏季伴随申城持续高温上海用电负荷屡创历史新高在先后实施错峰、避峰和限电措施后全市最高用电负荷仍达到1362万kW比2002年未实施限制措施的最高值净增127万kW。自1997年以来上海市2003年首次采取了临时紧急拉电措施。由于4000多家企业执行了避峰让电措施加上华东电网全力增援在周边省市天天实施较大规模拉限电情况下不断增援上海电力最高达400万kW甚至连确保电网安全运行的备用电力都已用上；本市发电机组保持全部投入满负荷运行并持续在960万kW超发极限范围运行从而确保了上海电网安全稳定运行和居民生活及重要用户的用电需求。其间供电部门共出动了18万人次修复各类用电故障92100余起。2.3加强电源建设填补供电缺口在经受严峻考验胜利度过夏季用电高峰之后我们应清醒地看到上海电力供应将面临更艰巨的任务。上海电网没有备用裕量本地机组持续长时间超发与对外来电力