Lausward电厂打破效率的世界记录

一座透明的塔形建筑物在杜塞尔多夫心脏地带拔地而起。它可不是一栋办公大楼。它是全球最高效的燃气电厂的一部分,而这座电厂的建造者正是西门子。2016年2月,电厂将正式投运。届时,它也将一举打破效率的世界记录。这其中的功臣之一就是电厂内的大型区域供暖系统。

在杜塞尔多夫港区的Lausward,一座全新的地标正逐渐成形。“完工后,从城市的许多地点都可以清楚地看到这栋建筑物。因此,我们需要赋予它特别的设计,让它独特又令人过目难忘。”负责该项目的kadawittfeldarchitektur建筑公司总经理Gerhard Wittfeld说道,“我们的最终构思是利用钢结构和元素间的空隙让建筑物拥有一种律动感。”

建筑亮点与技术杰作

kadawittfeldarchitektur建筑公司的构思听起来与城市中那些“面目模糊”的办公大楼似乎并没有什么不同,实则不然。这栋独一无二的建筑里并没有铺满地毯的办公室或是购物中心。它的内部是一座联合循环燃气轮机电厂(CCGT)。更准确地说,它将是全球效率最高且最为环保的联合循环电厂,而它的建造者正是西门子。

这座电厂用于发电的“核心地带”被通透的玻璃所包围,内部设施一目了然。而它也将向市民开放,供人们参观。“我们希望这栋建筑能够让人们清楚了解带动城市运转的能量之源究竟是什么。”Wittfeld表示。该项目的客户是杜塞尔多夫公用事业局(SWD)。SWD想让这座位于杜塞尔多夫心脏地带的电厂在成为城市可靠供电源的同时,也作为地标建筑为城市树立全新形象。

“与德国其它许多地区不同,杜塞尔多夫的人口在不断增长。”SWD项目经理Rainer Tröger指出,“这里对电力和热能都有很大需求,而这样的需求在未来还将不断增长。新电厂要能够满足这些需求。与此同时,我们也希望充分利用我们的燃料。”新电厂已于1月底移交给SWD。它在最初设计时就充分考虑了项目目标。2016年正式供电和供暖时,电厂将会配备一台燃气轮机、一台蒸汽轮机以及废热回收装置。它将一次刷新三项世界纪录:

电厂的核心是最新的西门子H级燃气轮机:SGT5-8000H。它的输出功率相当于22台大型喷气式客机引擎的功率之和,重量相当于装满燃料的空客A380。通过与下游的蒸汽轮机(西门子SST5-5000)联用,杜塞尔多夫电厂的单块电力输出将实现创纪录的逾600 MW。

电厂刷新的第二项纪录是,它的发电效率将达到约61.5%,刷新了之前由西门子建造的Ulrich Hartmann CCGT电厂保持的60.75%的记录。

此外,电厂的废热将用于杜塞尔多夫的区域供暖。机组将提供300 MW的热能,刷新了单个燃气轮机发电单元所提供热能的世界纪录。

Lausward电厂打破效率的世界记录

工程师在西门子柏林工厂组装SGT5-8000H燃气轮机。

Lausward电厂打破效率的世界记录

运输440吨重的燃气轮机时途径柏林居住区。

Lausward电厂打破效率的世界记录

抵达轮机最终目的地:杜塞尔多夫的Lausward电厂。

25分钟实现全功率输出

这座电厂被SWD称为“Block Fortuna”。正式投运后,它的整体天然气利用率将达到85%。以欧盟褐煤电厂的平均排放量为基础进行计算,该系统每年预计将减排二氧化碳约250万公吨,相当于125万辆小轿车每年行驶1.5万公里的二氧化碳排放量。这样的成绩不仅让经验丰富的工程师赞叹,连普通大众都兴奋不已。

Lausward电厂打破效率的世界记录

2016年1月22日,位于杜塞尔多夫湾区的Lausward联合循环电厂内的Fortuna机组被成功交

然而,上面提及的傲人成绩并不足以让电厂实现经济有效的运营。为了实现盈利,电厂必须满负荷运行。从技术层面上来说,像Lausward这样高效的燃气电厂代表了绿色经济体系中理想的技术水平。在这个体系中,能源需求可以通过稳步提升可再生能源的比例来得到满足,而这正是德国向可持续能源供应转型过程中计划的举措之一。由于风能或太阳能发电带来的波动必须被快速补偿,Block Fortuna电厂作为效率先锋,正可以在此领域是一展身手。它在启动后的25分钟之内就能实现全功率输出。

但是,在当前德国市场条件下,CCGT电厂很难实现经济有效的运行。尽管德国计划实现更绿色的能源生产,由于目前原材料成本很低且二氧化碳排放证书价格也较低,相比天然气,煤炭仍然是目前最常见的发电燃料。“在德国,许多燃气电厂因此每年仅发电1000到2000小时。但是,要实现经济有效的运行,通常需要至少3000小时的发电时长。”负责Lausward项目销售事务的西门子发电与天然气集团欧洲销售总监Olaf Kreyenberg解释道。

Lausward电厂如何摆脱其它类似电厂的命运?“在当今德国,CCGT电厂要想实现盈利,不能仅靠发电。” Kreyenberg说,“你还需要确保能够出售热能,以便将发电时长提升到一个经济性范畴。而杜塞尔多夫恰好能够满足这一需求,因为该地区拥有德国最大规模的区域供暖系统之一。这使得电厂每年的使用时长大概能达到近5000小时。”

Tröger补充说:“我们这里拥有完美的外部条件。电厂所在地自上世纪50年代起就一直用于发电,因此我们所需要的大部分基础设施都已经建成,比如区域供暖系统。而供暖将在未来继续在此扮演重要的角色。”

区域供暖成“大功臣”

尽管Block Fortuna 电厂的经济效益有望使其获得成功,但是该电厂却无法成为德国CCGT市场的发展方向。“这个电厂同时拥有可靠的供暖和供电客户以及安装好的大型区域供暖系统。像这样的地方在德国可能仅有几处。” Kreyenberg指出。

不过,Lausward电厂的例子证明了在某些条件下,CCGT电厂即使在当前监管环境下仍然能实现盈利性运行。为了确保该电厂能尽可能长时长地实现盈利性运行和创纪录的绩效,西门子和SWD决定在SWD接手电厂后继续合作。“未来几年内,我们想帮助我们在杜塞尔多夫的合作伙伴充分地利用电厂资源。比如,通过创新进一步提升效率。”Kreyenberg表示。

Lausward电厂将成为一套能在未来灵活响应能源市场需求的系统。而这种灵活性也正是建筑设计师Gerhard Wittfeld所一直强调的。“不管人们从哪个角度看这栋建筑,他们都会感受到它的灵动性。”Wittfeld说。尽管电厂被称为“Block Fortuna”,但是建筑设计师、电厂运营商和西门子都没有打算将电厂的成功完全交到幸运女神手中。得益于其中所使用的顶尖科技,Lausward 电厂从许多方面来看都是电厂中的典范之作。

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