近期,台湾省岛内发生多次停电事故。其中影响最大的要数3月3日上午9时,兴达电厂事故所导致的549万户居民停电。从台湾省多家媒体的报道来看,这起事故对其范围内的民生和工业生产都造成了显著的影响。
台湾省内媒体报道兴达电厂事故。
这起事故中特别值得注意的一点是,在电力企业的全力抢修下,供电从午后开始陆续恢复。但是由于日照强度减弱带来的太阳能发电量下降,3月3日下午4时后又有多地出现跳电甚至断电等问题。
在这场事故带来的教训中,如何应对意外因素导致的发电能力下降成为一个凸显的问题。
在对环保追求普遍越来越高的今天,太阳能、风能发电在能源结构中的比例正在不断加大。这两者共同的特点都是发电能力受天气因素影响巨大,容易在电力缺口巨大时发生发电能力严重不足的问题。
这就需要稳定、灵活、快速、且环保性能相对较好的电力来源作为紧急预备手段。
风力发电和太阳能发电天然有供电量不稳定的特性。
而在各种能够提供稳定供电的技术方案中,使用清洁能源的高效率燃机是较好的选择——燃机本身具备体积和重量相对小巧、关停速度快、对外界依赖因素少等优良特性。
而在诸多种类的燃机中,具备多种燃料适应能力、以天然气为主要燃料的燃气轮机、特别是基于航空发动机衍生而来的航改燃气轮机,是性价比、安全性、稳定性等多方面特性都较为突出的选择。
现代燃气轮机的两条发展路线
1.
第1条是重型的大功率和超大功率燃气轮机,它最早是由蒸汽轮机演变而来,在二战后的发展中,依靠引入航空涡轮发动机的技术而获得了快速进步。
在电力领域,现代重型燃气轮机拥有比蒸汽轮机更高的热效率;但是蒸汽轮机能使用煤炭这样的低品质廉价固体燃料,因此仍未被重型燃气轮机淘汰。
2.
第2条路线,则是由各种航空涡轮发动机衍生而来的航改燃气轮机。
由于飞机起飞吨位有限,因此作为原型的发动机尺寸和功率级别都不会特别大,这决定了此类航改燃机在功率上属于中小型类别。
当然,也不是所有的中小型燃机都衍生自航空发动机,也有少部分型号是原生的陆基设计。不过这并非出于技术优势考虑,而通常是政治性的限制——比如德国作为二战的战败国,独立发展航空发动机受限,因此只能单独研发陆基燃气轮机。
GE公司的LM2500燃气轮机(下图)就源于TF-39航空发动机(上图),并被广泛用于船舶动力、工业发电、油气泵站等场景。
源于航空发动机的不二优势
航改燃机的优点是显而易见的:
由于衍生自航空发动机,航改燃机得以继承航空发动机的绝大多数优势:轻巧,紧凑,可靠性高,低温环境启动性能好,启动和关闭速度快,其最基础的核心热循环不需要消耗水……
这使得航改燃机在当前的电力系统结构中成为了几乎最佳的应急发电机组形式。
以启动速度为例,以蒸汽轮机为核心的600MW发电机组,如果是从冷态开始启动,需要十几个小时才能达到最大工况状态,即便是热态也需要3至4小时——而航改燃机的启动速度仅需要5分钟左右,而且可以不需要外界电源。
航改燃机原理图
因此航改燃机尤其适合作为紧急备用电源,或承担电网中尖峰负荷的备用机组,特别是在水资源较为匮乏(同时匮乏水电资源)的地区,这样的优势是无可替代的。
尤其是在局部地区遭遇一些严重事故和灾难时,比如电厂由于大规模火灾等因素导致原有发电机组彻底损毁,地震和冰雪灾害导致电网被大规模破坏等等情况下,航改燃机可以方便地通过公路运输、直升机吊运等方式送达事故现场或者受灾地区,实现区域性的电力恢复。
清洁、高效,大有可为
目前,从全球的环保趋势、以及我国未来发展的环保要求等各方面来说,未来天然气将进一步成为能源消费的重要来源。而航改燃机最重要的燃料之一就是作为清洁能源的天然气。
在大规模、持续性的天然气输送中,管道供气是最安全可靠的方式;而为了维持管道内的天然气压力和流量,每隔一段距离,就必须要对管道进行增压——航改燃机尤其适合作为加压站的增压动力来源。比如在1964至1993年,苏联(俄罗斯)境内22万公里长度的天然气管线上,就安装了约5000台航改燃机。
天然气增压站
因此,无论是从能源结构安全、环保,又或者是应对极端情况下的调峰与救灾,我国、乃至全球范围内航改燃机的市场需求都将越来越大。
亮相第十三届中国航展(2021年)的中国航发燃机AGT-7模型
我国航改燃事业起源于20世纪70年代,现在全国各地的油田都使用我国自主生产的航改燃汽轮机,并且建立起了较为完整的燃机产业链。进入21世纪后,我国航改燃机的发展迈入了向技术制高点总攻的阶段。未来,电力、能源、交通、船舶等各行业都将成为航改燃机创新发展的领域。
编辑:DEF168
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