F級燃氣輪機正在北美隕落

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近期，北美燃機市場份額顯示G/H級重型燃氣輪機已經超過50%，這是在過去的20多年裏第一次，F級燃氣輪機不再成為北美60Hz重型燃氣輪機市場的主流，那這是否意味著F級燃氣輪機在全球市場開始隕落呢？

油價似乎並不是近期唯一一個遭遇突然下滑的產品，F級燃氣輪機在過去的20年裏，第一次不再主導北美60Hz重型燃氣輪機銷售市場。先進級重型燃氣輪機（一般定義為G-，H-，J-級）的銷售在過去5年裏持續增長，近期終於超過了50%，並且三菱日立北美公司市場部主管邁克爾-達克表示，這一趨勢還在不斷加強，先進級燃氣輪機如M501J正在取代F級燃氣輪機作為新的天然氣發電項目的首選。

燃氣輪機分級定義

從歷史上看，燃氣輪機的分類主要由燃機輸出功率、透平進口溫度和壓氣機壓比來確定。隨著如今材料和冷卻技術的發展，燃氣輪機能夠工作在更高的溫度條件下，從而得到更好的發電效率和更高的輸出功率。而當一個燃機廠商需要顯著的提供功率和效率時，需要對壓氣機和透平設計進行更改，這樣也就間接的催生了一台新的燃機。

一種常見的燃氣輪機等級分類就是根據燃機透平進口前溫度進行等級劃分，但從功率上來看，D-和E-級燃機的最大功率通常在75~130MW之間，典型的產品有GE的7E.03，西門子SGT6-2000E和三菱日立H-100燃機；F級燃機的最大功率通常在170~230MW之間，典型的產品有GE的7F.03-0.05，西門子的SGT6-5000F和三菱日立的M501F；先進級燃機（G-，H，和J-型）的最大功率通常在275~350 MW之間，典型的產品有三菱日立的M501J和M501G機，西門子SGT6-8000H和GE的7HA.01燃機。

歷史在重演？

在考慮市場的可能走向之前，值得回顧下目前市場的現狀是什麽？下圖顯示了北美重型燃氣輪機市場份額的變化過程。1987年以前，D和E級的燃氣輪機是市場上主要且唯一的重型燃氣輪機產品。然而，在1987年，我們看到了F級燃氣輪機出現後，它的市場份額迅速上升，同時，它開始削弱D/E級燃機的銷售。到1996年，F級燃機已經成為了市場的領導者，並持續了20年。然而，在上世紀90年代末和21世紀初，先進級G/H燃機出現，並且市場份額不斷上升，現在已經超過F級燃機。




為什麽是現在隕落？

就在幾年前，很多燃氣輪機制造商還主要集中在營銷F級燃機，特別是隨著可再生能源普及率的提高（一些研究甚至建議美國未來80%為可再生能源），F級燃機由於具有良好的調峰性能，且功率合適，似乎將主導市場，幫助美國實現可再生能源技術的新風潮。然而，就在這一時間，一些事件的發生助推了G/H級燃機的上升。

首先，美國環保局EPA的低天然氣價格策略，使得北美數以千計燃煤發電廠關閉。雖然這一結果並不意外，但這些燃煤發電廠退出後，替代這一空白的竟是G/H級燃機多少讓人有些意外。原因在於許多燃煤電廠在退役後，採用功率更高的燃機機組來進行產能置換，從而獲得更好的經濟效益。

此外，能源市場的放鬆管制，以及美國和加拿大的全區域的負載平衡計劃，這催生了一個跨越北美的大電網，隨著這一電網的擴大，它需要許多大型而靈活的燃機電廠來進行調峰，而G/H燃機具有與F級燃機幾乎相同的低排放和短啟動時間特性。既然它們的燃機靈活度屬性基本相同，而放鬆管制的電力市場規則又是採用的是相同發電小時數，這使得在整個市場價值鏈中，功率高的G/H燃機成了明顯的贏家，並隨後在銷售市場上得到了反映。

為什麽F級燃機仍在銷售？

一些人仍然認為F級燃機技術更加“成熟”（即從可靠性的角度來看風險較小），而實際上，自1990年以來，新的F級燃機比G級燃機的實際運行小時更低。此外，第3方發電可靠性和可用性數據也清楚的表明G/H級燃機實際更加更靠。

除了“可靠性”以外，當前電廠用戶選擇F級燃機主要有2個原因，一是區域內對發電功率需求有限，比如並不需要大於500MW的電力需求，這使得只需要D/E級和F級燃機就可以滿足這一要求；二是監管許可問題，G/H燃機的空氣許可證，公共需求認證，電力傳輸研究比F級燃機的辦理要更加複雜。但許可目前正在放開，這可能造成F級燃機市場的進一步惡化。

經濟性的驅動

2011年，三菱日立電力系統公司MHPS在高砂展示了一流的J級燃機技術，當時測試設備顯示，透平進口溫度已經高達2900oF(1593 oC)，聯合循環發電效率高達61.5%。經過幾年的改進後，MHPS稱目前新型燃機的聯合循環發電效率已經超過了63%。通用電氣GE公司經銷的7HA.02和西門子的SGT6-8000H的聯合循環發電效率也已超過了61%。隨著天然氣價格繼續停留在歷史低位，這一經濟效益日益凸顯。

在北美，未來有前途肯定是高效率燃氣輪機。電力市場管制的不斷放鬆，以及最新的環境法規將繼續推進燃煤發電機組的淘汰，燃氣發電已經變成了一個不錯的選擇。這種市場趨勢不僅出現在美國和加拿大，連隔壁的墨西哥近期的能源市場改革也使得更高效，更環保的燃氣發電廠，在不斷替代現有的燃煤電廠。此外，在同等氣價條件下，燃機的發電效率就成為了市場的重要競爭優勢。

與此同時，美國總統奧巴馬動用行政權力，將美國火力發電廠的碳排放減少最高20%。這些計劃將催生州一級的碳排放限額交易計劃，迫使工業界為自己制造的碳污染買單。雖然二氧化碳稅或正式的碳交易計劃可能只是威脅，但是它正進一步加劇燃煤機組的退休，將發電市場讓位給更高效更環保的燃氣輪機。

G/H級燃機將繼續領跑

展望未來，G/H級燃機和集中式發電在北美能源市場扮演的角色還有許多疑問。但，至少在電力市場大類別上，高效率燃氣輪機已成功占得一定位置，並且近期市場變化正朝著對它有利的方向發展。

中國科技網