據(jù)GE公司透露，7HA.03重型燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)單循環(huán)輸出功率為430 MW，與其前身7HA.02重型燃機(jī)（額定功率為384 MW）和HA系列重型燃機(jī)的第一代產(chǎn)品7HA.01重型燃機(jī)（額定功率為290 MW）相比，發(fā)電功率提升十分顯著。而在聯(lián)合循環(huán)模式下，一個(gè)一拖一的7HA.03重型燃機(jī)電廠可以提供640 MW的功率，而二拖一的7HA.03重型燃機(jī)電廠則可提供高達(dá)1,282 MW的發(fā)電功率。

像以前的HA型號(hào)一樣，7HA.03重型燃機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間為10分鐘，但值得注意的是，它將升負(fù)荷速率提高到每分鐘75 MW。GE公司7HA燃機(jī)負(fù)責(zé)人TomDreisbach表示：“這性能是世界一流的?！?/p>

專為靈活性和效率而設(shè)計(jì)

GE公司表示，7HA.03重型燃機(jī)將打破之前GE在聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)（CCGT）中的吉尼斯效率記錄，無(wú)論是50 Hz 9HA.01重型燃機(jī)在EDF Bouchain電廠創(chuàng)造的62.22%的凈效率記錄，還是7HA.01重型燃機(jī)在日本中部電氣公司在西名古屋電廠創(chuàng)造的63.08%的總效率記錄。

GE發(fā)電估計(jì)，由于7HA.03重型燃機(jī)融合了目前最新的制造技術(shù)，并受益于先前型號(hào)的改進(jìn)技術(shù)，其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率預(yù)計(jì)將達(dá)到63.9%，比其前身7HA.02燃機(jī)機(jī)組要提升0.4%，這種效率提升將可能為美國(guó)的電廠運(yùn)營(yíng)商每年節(jié)省約90萬(wàn)美元。

由于7HA.03融合了制造技術(shù)的最新進(jìn)步，并受益于先前型號(hào)的改進(jìn)技術(shù)，因此其凈聯(lián)合循環(huán)效率為63.9%，比其前身7HA.02提高0.4%。GE官員說(shuō)，這種效率的提高可能為美國(guó)基本負(fù)荷電廠運(yùn)營(yíng)商節(jié)省約90萬(wàn)美元。

GE發(fā)電F/H級(jí)產(chǎn)品線總經(jīng)理Amit Kulkarni指出，設(shè)計(jì)新的具有高靈活性和效率的重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品是提升GE公司在重型燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)上地位的關(guān)鍵，目前這一市場(chǎng)正日益殘酷的。隨著全球大型燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)規(guī)模的萎縮，GE與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手日本三菱日立動(dòng)力系統(tǒng)（MHPS）公司和德國(guó)西門子燃?xì)夂碗娏菊谌蛘归_猛烈的追求，在不久前與西門子在伊拉克發(fā)電市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中，美國(guó)總統(tǒng)特朗普甚至親自幫其到伊拉克政府游說(shuō)。

在燃料靈活性方面，7HA.03燃機(jī)也有望比以前的7HA型號(hào)（7HA.02）在這一性能上實(shí)現(xiàn)翻倍，從而使其在不斷變化的能源格局中更具影響力。Kulkarni表示，增強(qiáng)的燃料靈活性意味著“您可以燃燒各種燃料，包括氫燃料?！?/p>

GE發(fā)電公司天然氣動(dòng)力系統(tǒng)高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理戴維-沃克（David Walker）表示，GE還考慮到了市場(chǎng)上天然氣的不斷變化，并希望確保全球客戶具有“以最便宜的價(jià)格購(gòu)買天然氣”的選擇權(quán)。沃克進(jìn)一步解釋道：“比如亞洲某個(gè)地方的客戶可以從世界各地購(gòu)買液化天然氣，而不必?fù)?dān)心甲烷與丙烷或丁烷的含量，也不用擔(dān)心這些燃料成分的不斷變化?！?/p>

最后，7HA.03重型燃機(jī)的設(shè)計(jì)師還集中精力于“模塊化封裝”，以幫助電廠建造者將關(guān)鍵路徑的安裝縮短8周，最終實(shí)現(xiàn)一種搭積木式的即插即用。過(guò)去幾年中，互連管道已經(jīng)非常標(biāo)準(zhǔn)化，這大幅的減少了EPC承包商（工程，采購(gòu)和建筑）和客戶的安裝時(shí)間。

重量級(jí)的機(jī)械工程

7HA.03燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)布前的2天，GE公司剛剛宣布HA級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)訂單突破100臺(tái)，第100臺(tái)訂單來(lái)自希臘AgiosNikolaos電站的9HA.02，預(yù)計(jì)在2021年開始運(yùn)營(yíng)。GE公司目前有40臺(tái)HA級(jí)重型燃機(jī)正在商業(yè)運(yùn)營(yíng)，累計(jì)運(yùn)行了415,000個(gè)小時(shí)，另外60臺(tái)積壓訂單來(lái)自歐洲，以色列，俄亥俄州，賓夕法尼亞州和密歇根州。

但是，值得注意的是，10月1日已經(jīng)有照片顯示這臺(tái)希臘電廠的9HA.02重型燃機(jī)已經(jīng)躺在了GE位于南卡羅來(lái)納州格林維爾的工廠的測(cè)試臺(tái)上，并且是首次采用單軸配置。而9HA級(jí)的首款50Hz機(jī)型也計(jì)劃在2020年在馬來(lái)西亞并網(wǎng)發(fā)電，它整合了增材制造和燃燒突破方面的先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)使用金屬3D打印技術(shù)可以制造復(fù)雜幾何形狀的零部件，從而使得燃燒室更好的提供燃料和空氣的預(yù)混合，從而使得機(jī)組的凈效率接近64%，并推動(dòng)GE努力在2020年代初期達(dá)到65%。

7HA.03重型燃機(jī)是該系列機(jī)型的最新發(fā)展，正如Dreisbach解釋的那樣，“平臺(tái)”概念是GE在燃機(jī)行業(yè)中與眾不同的地方。他說(shuō)：“當(dāng)我們談?wù)撈脚_(tái)時(shí)，我們所談?wù)摰氖且环N通用架構(gòu)，即我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)機(jī)器”。與其它同行經(jīng)常需要重新開發(fā)相比，GE的研制方法將以更低的成本獲得增量功率。他說(shuō)：“從技術(shù)角度來(lái)看，它使我們可以非常優(yōu)雅地發(fā)展成為更大的機(jī)器?！?/p>

他進(jìn)一步解釋說(shuō)：“更具體的來(lái)說(shuō)，我們實(shí)際上是站在之前HA級(jí)重型燃機(jī)技術(shù)甚至最早的F級(jí)燃機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上?！?例如，新的7HA.03燃?xì)廨啓C(jī)包括14級(jí)壓氣機(jī)，而這種壓氣機(jī)設(shè)計(jì)首先是在7F.05燃機(jī)中使用的；7HA.03燃機(jī)的DLN 2.6e燃燒系統(tǒng)，最初用在9HA燃機(jī)上；而它的無(wú)需冷卻的4級(jí)透平和大型的鈦合金R型葉片也來(lái)自7HA.02重型燃機(jī)。

Dreisbach表示：“我們所有的HA級(jí)重型燃機(jī)都共享一種壓氣機(jī)架構(gòu)：它們使用相同的材料，相同零件數(shù)量，相同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)?！?Dreisbach還表示，GE自2008年開始研發(fā)該型壓氣機(jī)，并于2010年首次對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，至今已累計(jì)運(yùn)行了一百萬(wàn)小時(shí)，并已發(fā)展成為HA重型燃機(jī)平臺(tái)的“骨干”。

Dreisbach解釋說(shuō)：“對(duì)于功率更大的7HA.03重型燃機(jī)，我們只需要擴(kuò)展壓氣機(jī)的前端，從而使更多的空氣流量流入，我們使用了一種鈦合金材料的R1型葉片，我們使用鈦合金材料是因?yàn)镚E公司雄厚的航空背景（GE也是世界排名第一的航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商），對(duì)這種材料非常了解，該材料使得大型壓氣機(jī)葉片既輕巧又堅(jiān)固。其余材料與我們?cè)贔級(jí)重型燃機(jī)中使用的材料相似。”

壓氣機(jī)還具有三級(jí)可調(diào)靜葉，這是航空發(fā)動(dòng)機(jī)常采用的功能，從而使得燃機(jī)對(duì)于負(fù)荷調(diào)節(jié)可以“在環(huán)境溫度范圍內(nèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)中具有出色的可操作性”。

在7HA.03燃?xì)廨啓C(jī)中，空氣一旦通過(guò)壓氣機(jī)，便進(jìn)入燃燒區(qū)，而燃燒室與GE公司所有的其它60 Hz燃?xì)廨啓C(jī)一樣，具有12個(gè)燃燒室。與之前的7HA型號(hào)一樣，它具有干低NOx（DLN）2.6e技術(shù)。Dreisbach表示：“實(shí)際上最大的區(qū)別在于預(yù)混合器?！?早在 15年前GE公司就與美國(guó)能源部合作開發(fā)了這種混合器，這是“高氫燃?xì)廨啓C(jī)計(jì)劃”的一部分。

添加預(yù)混器的主要好處是它提供了顯著的靈活性。Dreisbach解釋道：“通過(guò)預(yù)混器，我們可以將這臺(tái)功率高達(dá)430MW的燃機(jī)，運(yùn)行到約130MW左右就實(shí)現(xiàn)低排放?！边@意味著，該技術(shù)能夠使得燃機(jī)機(jī)組根據(jù)商業(yè)需求運(yùn)營(yíng)在非常低的負(fù)荷下，甚至可以將其置于“泊車模式”，滿足電網(wǎng)的各種要求。這也使得客戶能夠以15%的負(fù)載運(yùn)行重型燃?xì)廨啓C(jī)，從而在最大程度上減少油耗和對(duì)壽命影響較大的啟動(dòng)次數(shù)。而一旦負(fù)荷需求增加，燃機(jī)可以迅速地以大于每分鐘75MW的速度向電網(wǎng)供電。

透平部分也使用了近30年前就引入的4級(jí)透平設(shè)計(jì)，和其它7HA燃機(jī)一樣，它也使用了內(nèi)外缸，從而具有性能和維護(hù)優(yōu)勢(shì)。Dreisbach說(shuō)：“當(dāng)您考慮在尺寸越來(lái)越大的燃?xì)廨啓C(jī)上管理葉尖間隙的能力時(shí)，顯然間隙越小，性能越好，因此透平內(nèi)缸設(shè)計(jì)將為我們帶來(lái)一些好處。”

另一個(gè)關(guān)鍵特性是，像GE的F級(jí)重型燃機(jī)一樣，7HA.03重型燃機(jī)直接從壓氣機(jī)抽取空氣來(lái)冷卻熱端部件，而無(wú)需對(duì)抽取的冷卻空氣進(jìn)行額外冷卻。Dreisbach表示：“能夠做到這一點(diǎn)的原因之一是，我們擁有了航空材料開發(fā)的全部好處，我們之所以這樣做，是這種設(shè)計(jì)能最終為用戶提供了一個(gè)更簡(jiǎn)單，更可靠的系統(tǒng)。如果您對(duì)抽取空氣進(jìn)行額外冷卻，那你必須把這股空氣從機(jī)器里引出，并且還必須把冷卻過(guò)程失去的這部分熱量想辦法再轉(zhuǎn)移到余熱鍋爐的預(yù)熱蒸汽中，以減少能量損失，這就需要?jiǎng)?chuàng)建嵌套的附加硬件循環(huán)，這不僅要付出額外的成本，而且還需要增加維護(hù)工作量?！?/p>

7HA.03重型燃機(jī)推出時(shí)間表

通過(guò)從9HA.02設(shè)計(jì)中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以及在試驗(yàn)臺(tái)上獲得的經(jīng)驗(yàn)，GE計(jì)劃對(duì)新型號(hào)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步完善。GE已經(jīng)在馬來(lái)西亞啟動(dòng)了第一臺(tái)9HA.02燃機(jī)，并將在2021年測(cè)試第一個(gè)7HA.03重型燃機(jī)，然后將2臺(tái)重型燃機(jī)運(yùn)送到FPL公司的達(dá)尼亞海灘清潔能源中心電廠，首批7HA.03重型燃機(jī)機(jī)組將于2022年開始商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

當(dāng)被問(wèn)及為什么FPL公司愿意承擔(dān)安裝了首個(gè)這型重型燃機(jī)時(shí)，畢竟首臺(tái)重型燃機(jī)很可能會(huì)有一些或多或少的技術(shù)問(wèn)題，這將帶來(lái)一些運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。GE發(fā)電F/H級(jí)產(chǎn)品線總經(jīng)理AmitKulkarni表示，自F級(jí)重型燃機(jī)的推出開始，GE公司一直是FPL公司的“大型合作伙伴”，GE之前還曾服務(wù)過(guò)FPL公司的F級(jí)重型燃機(jī)升級(jí)改造。

他還指出：“GE今年還向FPL提供了一臺(tái)7HA.02燃?xì)廨啓C(jī)，它在技術(shù)架構(gòu)上的基礎(chǔ)也是F級(jí)重型燃機(jī)壓氣機(jī)，該壓氣機(jī)也已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)證并正在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。借此，我們向他們解釋了采用新型燃機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)水平是什么，這是低的?！?/p>

FPL公司工程，建設(shè)與集成供應(yīng)鏈工程執(zhí)行副總裁Bill Yeager在10月2日的一份聲明中也表示，這對(duì)FPL公司是一個(gè)機(jī)遇，它將使得該公司的發(fā)電設(shè)施更加現(xiàn)代化，并致力于提供可靠的能源，從而選擇用新的“高效能源中心”代替老化的發(fā)電廠。

市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力

對(duì)于GE公司而言，7HA.03燃?xì)廨啓C(jī)有望成為一項(xiàng)新的關(guān)鍵技術(shù)成就，并且隨著電力市場(chǎng)向清潔能源的過(guò)渡，7HA.03燃?xì)廨啓C(jī)將朝著正確的方向邁出一步。該公司的10年預(yù)測(cè)顯示，到2028年，天然氣在全球發(fā)電量中的份額將保持穩(wěn)定在23%，這將產(chǎn)生超過(guò)1,500 TWh的發(fā)電功率需求。

GE發(fā)電戰(zhàn)略營(yíng)銷負(fù)責(zé)人BrianGutknecht在周二的簡(jiǎn)報(bào)中對(duì)記者說(shuō)：“我們看到天然氣的增長(zhǎng)。盡管您可能也在可再生能源和其他發(fā)電方面看到了所有的增長(zhǎng)，但由于煤炭發(fā)電不再增長(zhǎng)甚至開始下降，而世界上整個(gè)發(fā)電功率的持續(xù)增長(zhǎng)，那么在這段時(shí)間內(nèi)天然氣發(fā)電也將繼續(xù)增長(zhǎng)，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)當(dāng)然也是令人鼓舞的。”

但是正如Walker所指出的那樣，在燃?xì)獍l(fā)電市場(chǎng)中獲得成功的關(guān)鍵將是“純粹的經(jīng)濟(jì)性”，這也是GE公司研制7HA.03重型燃?xì)廨啓C(jī)的主要原因。雖然之前的HA級(jí)重型燃機(jī)已經(jīng)表現(xiàn)出了非?？捎^的發(fā)電效率，但是GE公司希望通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展，從而提供更佳的全壽命周期成本。

Walker表示：“發(fā)電功率越大，燃?xì)廨啓C(jī)越大，就越有可能推動(dòng)整個(gè)電廠的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。當(dāng)您考慮安裝成本基準(zhǔn)時(shí)，這也具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，從而在市場(chǎng)上為我們的客戶帶來(lái)更多的價(jià)值。”

Kulkarni補(bǔ)充說(shuō)，大型燃?xì)廨啓C(jī)的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)（它也是高效、靈活且易于安裝的）是提供足夠的“封裝模塊大小”，以替換由于使用年限或不經(jīng)濟(jì)而退役的現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組模塊，他說(shuō)：“無(wú)論是7HA.01，.02還是.03，這都是我們非常關(guān)注的一件事?！?/p>

 “目前，這種替換升級(jí)還是一個(gè)較小的市場(chǎng)，但從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，我們始終希望確保自己處于市場(chǎng)領(lǐng)先地位，因此我們?cè)诩夹g(shù)方面也要一直處在領(lǐng)先地位?！?/span>