中國儲能網訊：位于萊茵河畔的杜塞爾多夫是一座時尚精致的現代化城市，但這座流光溢彩的西德名城的地標卻是一座被稱為“城市之窗”的現役燃氣電廠——Lausward熱電聯(lián)產聯(lián)合循環(huán)電廠。矗立于萊茵河“幾字型”內彎處的Lausward電廠，選用西門子SGT5-8000H重型燃機作為“引擎”，堪稱業(yè)界的“頂級超跑”。該電廠用無可爭辯的數據刷新著多項世界紀錄，特別是高達61.5%的發(fā)電凈效率、603.8兆瓦的發(fā)電裝機以及300兆瓦的供熱規(guī)模均為世界同級電廠之最。近日，《中國能源報》記者實地探訪了這座在多個維度領跑世界的現代化電廠的特別之處。
三重“最”
在全球化的低碳能源轉型中，德國一直是先行者，特別是自2011年福島核事故爆發(fā)后宣布棄核以來，德國政企兩界均在積極探索能源無碳化之路，柏林方面更是提出了2050年可再生能源占比80%的宏大目標。在此背景下，作為歐洲人口最稠密、經濟最發(fā)達地區(qū)——德國北萊茵-威斯特法倫州的首府，杜塞爾多夫順勢提出了2050年實現碳中和的目標，Lausward電廠正是在這樣的背景下應運而生。
2012年初，杜塞爾多夫公用事業(yè)局（SWD）決定在低碳、高效、環(huán)保的前提下，徹底改造已運營近70年的傳統(tǒng)發(fā)電中心——Lausward燃煤電廠，進而滿足當地供水、供氣、供電和區(qū)域供熱需求。最終SWD選擇的解決方案是燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，并于當年5月與西門子簽署燃機合同，核心機組確定選用西門子最先進的SGT5-8000H燃氣輪機，并將古羅馬幸運女神的名字“Fortuna”定為機組的正式代號。
2014年5月下旬，現場啟動燃氣輪機安裝工作；2015年4月，燃氣輪機點火，并于當年秋天成功試運行；2016年1月，Fortuna機組正式投入商業(yè)運營。
西門子股份公司發(fā)電與天然氣集團首席技術官趙作智告訴記者，Fortuna在試運行階段即刷新了三項世界記錄：高達61.5%的發(fā)電凈效率和603.8兆瓦的發(fā)電裝機均為世界之最，足以滿足一座240萬人口規(guī)模的城市用電需求。與此同時，從全球范圍看，Fortuna機組300兆瓦的供熱能力，也已是僅配置一臺燃氣輪機和一臺蒸汽輪機的聯(lián)合循環(huán)電廠的極值。
在熱啟動的情況下，Lausward電廠的燃氣輪機可在25分鐘內達到滿負荷運行，并且可在同樣的時間內再次停機，極短的啟停響應時間意味著大容量的Fortuna機組擁有巨大的調峰潛力和優(yōu)勢，這在可再生能源占比持續(xù)快速攀升的德國，乃至國情類似的中國，無疑極具價值。
據西門子Fortuna項目負責人Eva Windecker介紹，2015年德國以風電和光伏為代表的可再生能源裝機已達80吉瓦，占到當年全國發(fā)電總裝機的四成，未來隨著能源轉型的持續(xù)推進，德國官方預計這一比例到2030年和2050年將分別增至45%和62%。
可以預見的是，為克服海量風光發(fā)電的間歇性，在儲能技術未現重大突破的前提下，未來德國的調峰需求激增將成必然。但因需優(yōu)先滿足供熱供電需求，Lausward電廠目前尚未承擔調峰任務。
最強“心臟”
Lausward電廠領跑世界的高效與其核心裝備——燃氣輪機有直接關系。
Windecker 告訴記者，Fortuna機組采用了西門子燃機產品序列中設計最先進、性能最強勁的SGT5-8000H型燃氣輪機，這個重達445噸的大家伙在“體格”上相當于250臺保時捷911 Turbo跑車或者一臺加滿燃料的空客A380，與之相對應的是“巨獸級”的動力表現——高達435兆瓦的功率相當于1380臺911 Turbo的馬力之和；1500℃的點火溫度已接近鐵的熔點；滿負荷運轉時燃機葉片產生的離心力高達10000g，與之相對應的是，噴氣式飛機全速飛行時離心力僅為7g，但已是飛行員能夠承受的生理極限。
在發(fā)電效率方面，在此之前，同樣采用西門子SGT5-8000H燃機的德國南部Irishing電廠曾于2011年5月實現了60.75%的聯(lián)合發(fā)電凈效率，刷新了當時的世界紀錄，這也是人類首次實現超過60%的凈發(fā)電效率。趙作智告訴記者，此次實現0.75個百分點的自我超越，是一系列工程設計優(yōu)化的結果，包括進一步改進主燃氣輪機、發(fā)電機、汽輪機部件和水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)，特別是余熱鍋爐和過程參數。
截至目前，西門子H型燃機在全球范圍內已投產41臺機組，已簽訂合同的燃機數量則已達82臺，其中最頂級的SGT-8000H系列燃機已在歐洲、美洲、非洲和亞洲地區(qū)積累了35萬運行小時的實戰(zhàn)經驗。
環(huán)保標桿
Lausward電廠的先鋒意義不僅限于高效，另一個不可忽視的特點是先進的環(huán)保理念和執(zhí)行力?！拔覀?yōu)榄h(huán)保作出的貢獻至少包括兩點?！盬indecker告訴記者，“一是從燒煤變成燒氣，干凈了很多，二是它很安靜。
在“煤改氣”的基礎上，得益于超高的發(fā)電效率，加之高效利用發(fā)電過程產生的熱能，Lausward電廠的天然氣燃料效率隨之增大至85%左右，這使得該電廠的二氧化碳排量降至230克?！耙詺W盟燃煤電廠的平均排放量作為基準，采用天然氣發(fā)電的同等規(guī)模電廠可減排約53%，如果采用Fortuna的機組和西門子的先進技術，二氧化碳排放量可在這個基礎上進一步降至燃煤電廠的31%，如果加上區(qū)域供熱的減排量，Lausward電廠最終的碳排量僅為燃煤電廠的23%?！盬indecker為記者算了一筆賬，“相當于每年可減少250萬噸二氧化碳，或者125萬輛年均行駛1.5萬公里的汽車一年排放的二氧化碳排放量之和?！?
與此同時，“電廠離內城很近，附近還有一所醫(yī)院，這意味著電廠必須將噪音控制在極低的水平?！盬indecker告訴記者，通過裝配吸音板、降噪墻、彈簧隔振器等一系列降噪措施，Lausward廠區(qū)外的實測噪音水平在25分貝以下，相當于輕聲耳語。事實上，當記者在干凈整潔、梧桐叢生的Lausward電廠參觀時，除了進入機組廠房需要佩戴降噪耳機外，廠區(qū)其他區(qū)域的噪音控制相當到位，同行者必須摘掉耳機才能聽清對方的聲音，“靜音”水準可見一斑。
