stringtranslate.com

Газовая электростанция

Когенерационная установка в Берлине
Газ вырабатывает более 20% мировой электроэнергии
Доля производства электроэнергии из газа

Газовая электростанция , иногда называемая газовой электростанцией , электростанцией на природном газе или электростанцией на метановом газе , представляет собой тепловую электростанцию , сжигающую природный газ для выработки электроэнергии . Газовые электростанции вырабатывают почти четверть мировой электроэнергии и являются значительными источниками выбросов парниковых газов . [1] Однако они могут обеспечивать сезонную, диспетчерскую генерацию энергии для компенсации переменного дефицита возобновляемой энергии , когда гидроэнергетика или соединительные линии недоступны. В начале 2020-х годов аккумуляторные батареи стали конкурентоспособными с газовыми пиковыми установками . [2]

Основные понятия: тепло в механическую энергию в электрическую энергию

Газовая электростанция — это тип электростанции, работающей на ископаемом топливе , в которой химическая энергия, хранящаяся в природном газе, который в основном является метаном , последовательно преобразуется в: тепловую энергию , механическую энергию и, наконец, электрическую энергию . Хотя они не могут превысить предел цикла Карно для преобразования тепловой энергии в полезную работу, избыточное тепло, т. е. разница между использованной химической энергией и произведенной полезной работой, может быть использовано в когенерационных установках для отопления зданий, для производства горячей воды или для нагрева материалов в промышленных масштабах.

Типы растений

Газотурбинная электростанция Fingrid Oyj в Форссе , Финляндия.

Газотурбинный двигатель простого цикла

В простом цикле газовой турбины, также известной как газовая турбина открытого цикла (OCGT), горячий газ приводит в действие газовую турбину для выработки электроэнергии. Этот тип установки относительно дешев в строительстве и может быть запущен очень быстро, но из-за своей низкой эффективности работает максимум несколько часов в день в качестве пиковой электростанции . [3]

Парогазовая установка (ПГУ)

Gateway Generating Station — газовая электростанция комбинированного цикла в Калифорнии.

Электростанции CCGT состоят из газовых турбин простого цикла, которые используют цикл Брайтона , за которыми следует парогенератор с рекуперацией тепла и паровая турбина , которые используют цикл Ренкина . Наиболее распространенная конфигурация — две газовые турбины, поддерживающие одну паровую турбину. [4] Они более эффективны, чем установки простого цикла, и могут достигать эффективности до 55% и времени отправки около получаса. [5]

Поршневой двигатель

Поршневые двигатели внутреннего сгорания, как правило, имеют мощность менее 20 МВт, что намного меньше, чем у других типов генераторов электроэнергии, работающих на природном газе, и обычно используются для аварийного питания или для балансировки переменной возобновляемой энергии, такой как ветер и солнце. [6]

Выбросы парниковых газов

В общей сложности газовые электростанции выбрасывают около 450 граммов (1 фунт) CO2 на киловатт-час вырабатываемой электроэнергии. [ 7] [8] Это примерно вдвое меньше, чем у угольных электростанций , но намного больше, чем у атомных электростанций и возобновляемых источников энергии . [7] На выбросы в течение жизненного цикла газовых электростанций могут влиять выбросы метана , например, из-за утечек газа . [9]

Улавливание углерода

Очень немногие электростанции имеют системы улавливания и хранения углерода . [10]

Водород

Газовые электростанции можно модифицировать для работы на водороде , [11] и, по данным General Electric, более экономически выгодным вариантом, чем CCS, было бы использование все большего количества водорода в топливе для газовых турбин. [12] Водород можно сначала получить из природного газа путем паровой конверсии или путем нагревания для осаждения углерода, как шаг к водородной экономике , таким образом, в конечном итоге сокращая выбросы углерода. [13] Однако другие считают, что низкоуглеродистый водород (такой как природный водород ) следует использовать для вещей, которые сложнее декарбонизировать , например, для производства удобрений , поэтому его может быть недостаточно для выработки электроэнергии. [14]

Экономика

Новые растения

Иногда новая электростанция с аккумуляторными батареями вместе с солнечной или ветровой энергией в долгосрочной перспективе обходится дешевле, чем строительство нового газового завода, поскольку газовый завод рискует стать бесполезным активом . [15]

Существующие заводы

По состоянию на 2019 год несколько газовых электростанций выводятся из эксплуатации, поскольку они не могут останавливаться и запускаться достаточно быстро. [16] Несмотря на падающую стоимость переменной возобновляемой энергии, большинство существующих газовых электростанций остаются прибыльными, особенно в странах без цены на углерод , из-за их диспетчерской генерации и потому, что цены на сланцевый газ и сжиженный природный газ упали с момента их строительства. [17] Даже в местах с ценой на углерод, таких как ЕС, существующие газовые электростанции остаются экономически жизнеспособными, отчасти из-за растущих ограничений на угольную электростанцию ​​из-за ее загрязнения. [18]

Политика

Даже при замене угольной энергетики решение о строительстве новой электростанции может оказаться спорным. [19]

Смотрите также

Внешние ссылки

Ссылки

  1. ^ "Чистое топливо? Утечки метана угрожают имиджу природного газа, благоприятного для климата". Reuters . 29 июня 2018 г. Архивировано из оригинала 15 февраля 2019 г. Получено 30 июня 2019 г.
  2. ^ Макфарлейн, Сара; Твидейл, Сусанна (21 ноября 2023 г.). «Гигантские батареи истощают экономику газовых электростанций». Reuters . Получено 21 ноября 2023 г.
  3. ^ "Простая газовая установка - Энергетическое образование". energyeducation.ca . Получено 28 июня 2019 г. .
  4. ^ "Энергоблоки на газовых электростанциях с комбинированным циклом становятся больше - Today in Energy - Управление энергетической информации США (EIA)". www.eia.gov . Получено 28 июня 2019 г.
  5. ^ "Комбинированный газовый завод - Энергетическое образование". energyeducation.ca . Получено 28 июня 2019 г. .
  6. ^ "Поршневые двигатели, работающие на природном газе, все чаще используются для балансировки возобновляемых источников энергии - Today in Energy - Управление энергетической информации США (EIA)". www.eia.gov . Получено 28 июня 2019 г.
  7. ^ ab Rueter, Gero (27 декабря 2021 г.). «Насколько устойчива ветроэнергетика?». Deutsche Welle . Получено 28 декабря 2021 г. Недавно построенная наземная ветровая турбина производит около девяти граммов CO2 на каждый киловатт-час (кВт·ч), который она вырабатывает... новая морская электростанция в море выбрасывает семь граммов CO2 на кВт·ч... солнечные электростанции выбрасывают 33 грамма CO2 на каждый вырабатываемый кВт·ч... природный газ производит 442 грамма CO2 на кВт·ч, электроэнергия из каменного угля — 864 грамма, а электроэнергия из лигнита или бурого угля — 1034 грамма... на ядерную энергетику приходится около 117 граммов CO2 на кВт·ч, учитывая выбросы, вызванные добычей урана, а также строительством и эксплуатацией ядерных реакторов.
  8. ^ Росселот, Кирстен С.; Аллен, Дэвид Т.; Ку, Энтони Й. (5 июля 2021 г.). «Сравнение воздействия парниковых газов от отечественного угля и импортируемого природного газа при производстве электроэнергии в Китае». ACS Sustainable Chemistry & Engineering . 9 (26): 8759–8769. doi : 10.1021/acssuschemeng.1c01517 . ISSN  2168-0485. S2CID  237875562.
  9. ^ "Спутник обнаружил огромные утечки метана из газопроводов". NPR.org . Получено 9 мая 2022 г. .
  10. ^ Chemnick, Jean (9 мая 2022 г.). «Почему EPA может заставить новые газовые заводы улавливать углерод». E&E News . Получено 9 мая 2022 г.
  11. ^ «План перевода Севера на водород». Utility Week . 30 ноября 2018 г.
  12. ^ "GE: Водород превосходит улавливание и секвестрацию углерода (CCS) в сохранении газовых турбин в безуглеродной сети". Utility Dive . Получено 28 июня 2019 г.
  13. ^ "H-vision: синий водород для зеленого будущего". Gas World. 11 февраля 2019 г. Получено 9 мая 2019 г.
  14. ^ «Водород можно использовать практически для всего. Вероятно, этого не следует делать». MIT Technology Review . Получено 5 октября 2024 г.
  15. ^ Эндрю Бергер (7 октября 2019 г.). «Риск обесценивания активов в сфере природного газа достигает переломного момента». Solar Magazine . Получено 20 октября 2019 г.
  16. ^ Geuss, Megan (26 июня 2019 г.). «10-летняя газовая установка в Калифорнии получает обработку угольной установки». Ars Technica . Получено 28 июня 2019 г.
  17. ^ Рам, Р. Шри (28 июня 2019 г.). «Акции Torrent Power совершают мощный скачок после соглашения в Гуджарате» . Получено 28 июня 2019 г.
  18. ^ "Падение цен на природный газ сигнализирует о более экологичном начале 2019 года в США и ЕС". www.worldoil.com . Получено 28 июня 2019 г.
  19. ^ Харрабин, Роджер (7 октября 2019 г.). "Великобритания отменяет блокировку планов электростанции Drax" . Получено 20 октября 2019 г. .