8000小时全年无休！航改型燃机助力工业区能源保供
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导语
航改型燃气轮机由航空发动机技术改型衍生而来，具有发电效率高、快速频繁启停不影响检修周期、负荷变化率高（最高30MW/分钟），调频柔性强（多轴设计，具备调相能力）等特性，可以提供调峰调频、黑启动等各类电力辅助服务，确保电能供应质量。
近年，上海市用电负荷波动性强，随着市外可再生能源大规模馈入，城市电网调峰压力持续增加，稳定、充足且更为绿色的能源供应成为城市可持续发展的关键要素。
航改型燃气轮机作为重要的灵活性调节电源，尤其适用于电网的基本负荷还能随时响应电网调峰需求削峰填谷，为区域用能安全保驾护航；莘庄工业区闵行能源选用的LM系列航改型燃气轮机发电机组采用干式低排放燃烧器，无烟尘及灰渣排放，SO2和NOx排放远低于国家标准，CO2排放量仅为同等发电量燃煤机组的40%。可以充当城市电力系统高质量发展、工业区能源转型的有力保障。
图源：上海市莘庄工业区
工业区用能挑战
上海市莘庄工业区是上海市人民政府于1995年8月批准成立的市级工业区，辖区面积17.88平方公里。2012年之前，莘庄工业区采用由5台燃煤锅炉组成的集中供热站和区内企业自用的25台小型锅炉，总额定蒸发量186.5吨/时以满足园区内用热企业及附近地区的工业用气和采暖（制冷）需求。
然而燃煤锅炉在运行过程中产生大量二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等有害气体，严重污染城市空气。环境改善和能源安全成为亟待解决的问题。
华电上海分公司在2011年的市场调研中敏锐洞察闵行区莘庄工业区供热工程可以进行燃气热电冷三联供改造，通过改煤换气降低供能煤耗，能源梯级利用解决工业区及附近地区工业用气和采暖（制冷）任务的同时缓解当地电网供电压力，为工业区的可持续发展创造有利条件。
冷热电三联供实现能源高效利用
依据工业区供能规划及装机方案经济性比选，上海华电闵行能源公司（电厂）一期工程阶段选定了2台美国通用电气提供技术的LM6000航改型燃气轮机、2台余热锅炉和2台抽凝式汽轮机的系统配置方案。
LM6000燃气轮机单循环发电效率超过40%，联合循环效率可达54%，而该系统遵循“温度对口、梯级利用”的原则（见图1），利用污染物排放低的清洁燃料天然气生产高品位电能，排放的低品位热能还可充分用于供热和制冷，使能源综合利用率从纯凝发电系统的54%提升至80%左右。
图1. 冷热电三联供工艺原理
（来源：上海华电闵行能源有限公司）
煤改气臂画城市低碳蓝图
三联供改造工程项目一期已于2015年2月成功投入商业运行，2套联合循环装机容量120MW的LM6000燃气轮机发电机组，所供蒸汽量替代了莘庄工业区内一台10吨/小时、一台20吨/小时、三台35吨/小时的燃煤锅炉和厂址附近的25台燃煤（重油）小型锅炉，除满足园区内36家企业的集中用汽和采暖（制冷）需求外，电厂每年还能向社会提供电力556GW，热力116万GJ，增加的电力、热力供应使得工业区及社会生产潜能得以充分释放。
二期扩建项目一阶段的2套30MW燃气-蒸汽联合循环机组也于2019年底实现双投。每套机组由1台LM2500+G4燃气轮机，1台双压余热锅炉和1台背压式汽轮机组成。截至2023年初，电厂已成功替代工业区内原集中燃煤供热站及周边60余台锅炉，向48家热用户及17家冷用户提供污染物及碳排放更低的清洁能源，每年节约煤炭用量14.9万吨，减少二氧化碳排放约37万吨，二氧化硫排放量降低约3573吨，氮氧化物排放降幅约702吨。
电厂三联供改造项目作为莘庄工业区的分布式能源站保障城市用能安全的同时极大降低了能源结构中的耗煤比重，减少区域环境污染。
目前，电厂已成为莘庄工业区的绿色综合能源服务基地，为当地经济蓬勃发展提供强有力的支持，并逐步实现低碳减排的能源转型。
图源：华电通用轻型燃机设备有限公司
本地化服务赋能用户应战季节保供
华电通用作为国内首个LM航改型燃气轮机的制造基地，以超80%的国产化率向电厂二期扩建项目供应了两台LM2500+G4燃气轮机发电机组，并为电厂在运的4套LM机组提供现场服务，节约了设备采购成本的同时为电厂提供24小时在线或远程指导的快速响应服务。自机组2015年投运以来，已多次成功配合电厂完成市级下达的保供任务，机组稳定年运行时间超8000小时/年。
通过对电厂能源控制系统的优化与升级为客户运维提质增效，由华电通用完成中修热部件更换、大修燃机更换及维修的一期项目2套LM6000燃机目前运行稳定且性能优良，在2022年度电力行业火电机组能效水平对标评选中获3A优胜机组称号，其中2号机组曾在2019年度的评选中获4A殊荣。
图源：华电通用轻型燃机设备有限公司
燃机掺氢畅想低碳未来
氢能作为一种清洁二次能源，其产业利用具有独特优势和巨大潜力，已被纳入各省市的能源战略规划。截止目前，GE VERNOVA在全球应用于富氢燃料的燃机机组已超过100台，其中LM机组有19台（中国13台），最长的运行时间超17万小时。当前技术条件下，LM2500中最高掺氢比例可达85%，根据GE VERNOVA的发展规划，燃机将在未来几年内实现100%的氢气燃烧能力。
图源：GE Vernova
闵行能源电厂正在积极地考虑进一步加强降碳减排的能源转型，例如增加园区内外的可再生能源装机。同时，如配置具备高氢掺混能力的航改型燃气轮机发电机组，与存在间歇性和波动性的可再生能源形成多能互补的绿色稳定能源格局，将明显降低电厂及工业区的二氧化碳排放量。
随着工业区氢能产业链的逐步成熟，将构建极低碳排放的工业区绿色供能解决方案，为城市可持续发展提供动力。
