ظرفیت نیروگاه‌‌‌های سیکل ترکیبی جهان افزایش یافته است

براساس گزارش سازمان انرژی ایالات متحده، ضریب ظرفیت نیروگاه‌‌‌های سیکل ترکیبی (CCGT) از ۴۰‌درصد در سال ۲۰۰۸ به ۵۷‌درصد در سال ۲۰۲۲ افزایش یافته و افزایش راندمان، رقابت‌‌‌پذیری واحدهای CCGT جدیدتر را در برابر سایر منابع سوخت و واحدهای قدیمی‌‌‌تر سیکل ترکیبی بهبود بخشیده است. نیروگاه سیکل ترکیبی نیروگاهی است که شامل شماری توربین گاز و توربین بخار می‌شود. همچنین به نسبت انرژی الکتریکی تولید شده توسط یک واحد مولد برای مدت زمانی معین به انرژی الکتریکی که می‌توانست با کارکرد کامل توان مداوم در همان دوره تولید شود، ضریب ظرفیت نیروگاه می‌‌‌گویند.

دو شنبه 1404/02/01 06:20 دسته بندی: اخبار انرژی و نیرو کد خبر: 5764

توربین‌‌‌های گازی مورد استفاده در نیروگاه‌‌‌ها از بسیاری جهات شبیه به موتورهای جت هستند. یک کمپرسور بزرگ، هوا را وارد می‌‌‌کند تا با سوخت مخلوط شود. هنگامی‌‌‌که آن مخلوط سوخت و هوا مشتعل می‌شود، گازهای داغ در حال انبساط، توربین را به حرکت در‌می‌‌‌آورند که هم کمپرسور و هم یک ژنراتور الکتریکی (در مورد نیروگاه) را می‌‌‌چرخاند. در برخی از نیروگاه‌‌‌ها، گاز خروجی داغ دوباره مهار می‌شود تا بخار تولید شود که توربین و ژنراتور دوم را تغذیه می‌‌‌کند. هرچند این سیکل ترکیبی پیچیده به نظر می‌‌‌رسد، اما توربین چرخه بخار اضافه شده، کار بیشتری را از یک واحد سوخت نسبت به یک توربین گازی منفرد می‌گیرد.

لی اس. لنگستون، کارشناس توربین گاز که بیش از دو دهه است نمودار پیشرفت بازده توربین‌‌‌های گاز را در صفحات مجله مهندسی مکانیک ترسیم کرده است می‌‌‌گوید که حداکثر بازده نظری برای یک توربین گازی سیکل ترکیبی۵۰‌درصد و توربین بخار نیز ۴۰‌درصد و نیروگاه سیکل ترکیبی ۷۰‌درصد است، اما قهرمانان فعلی در بازدهی، نیروگاه‌‌‌های بسیار بزرگ توربین گازی سیکل ترکیبی (CCGT) هستند که تا ۶۴‌درصد راندمان ارائه می‌‌‌دهند، اما این ماشین‌‌‌های عظیم که می‌توانند بیش از ۸۰۰ مگاوات تولید کنند، در صنعت کنونی برق غیرمعمول هستند.

از میان عوامل متعددی که طی ۲۰ سال گذشته توربین‌‌‌های گازی را به یک انتخاب محبوب برای تاسیسات برق تبدیل کرده است، یکی از مهم‌ترین آنها انعطاف‌‌‌پذیری در مقیاس بزرگ است. توربین‌‌‌های کوچک‌تر که نیازهای فوری شرکت‌های برق را برآورده می‌‌‌کردند نسبت به واحدهای بزرگ‌تر با ارزش بودند و تا همین اواخر، شرکت‌های برق اغلب توربین‌‌‌های گازی چرخه ساده را برای تولید برق در پیک مصرف و در جهت تکمیل نیروگاه‌‌‌های بزرگ و نیروگاه‌‌‌های با بار پایه (معمولا زغال‌‌‌سنگ یا هسته‌‌‌ای) در زمان‌‌‌های تقاضای بالا خریداری می‌‌‌کردند.

داده‌‌‌های اخیر اداره اطلاعات انرژی نشان می‌‌‌دهد که این گرایش‌‌‌ها در حال تغییر هستند. توربین‌‌‌های گازی سیکل ترکیبی به طور متوسط ساعت‌‌‌های بیشتری نسبت به قبل مورد استفاده قرار می‌‌‌گیرند و بازده عملیاتی آنها در حال افزایش است. اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده همچنین گزارش می‌‌‌دهد که میانگین نرخ بهره‌برداری (یا ضریب ظرفیت) برای کل ناوگان نیروگاه‌‌‌های الکتریکی توربین گاز طبیعی سیکل ترکیبی (CCGT) ایالات متحده با بهبود راندمان عملیاتی واحدهای جدید افزایش یافته است.

این در حالی است که ضریب ظرفیت نیروگاه‌‌‌های CCGT از ۴۰‌درصد در سال ۲۰۰۸ به ۵۷‌درصد در سال ۲۰۲۲ افزایش یافته است. سازمان EIA گفت در این مدت، افزایش راندمان، رقابت واحدهای CCGT جدیدتر را در برابر سایر منابع سوخت و واحدهای قدیمی‌‌‌تر CCGT بهبود بخشیده است. این آژانس گفت دو عامل بر استفاده از یک واحد CCGT تاثیر می‌‌‌گذارد که شامل کارآیی ژنراتور و هزینه تحویل گاز طبیعی هستند. فناوری پیشرفته‌‌‌تر توربین‌‌‌های گاز طبیعی کلاس H و J در اواسط دهه ۲۰۱۰ وارد بازار شد و کارآیی نیروگاه‌‌‌های جدیدتر گاز طبیعی را افزایش داد.

از طرف دیگر قیمت‌های پایین‌‌‌تر گاز طبیعی معمولا فاکتورهای ظرفیت نیروگاه‌‌‌های گاز طبیعی را افزایش می‌‌‌دهد، زیرا برق تولیدی آن ارزان‌‌‌تر از سایر منابع، مانند نیروگاه‌‌‌های با سوخت زغال‌‌‌سنگ است. در سال‌‌‌های ۲۰۱۲ و ۲۰۱۵، با کاهش قیمت سالانه گاز طبیعی، میانگین سالانه عوامل ظرفیت واحدهای CCGT بیش از ۷‌درصد افزایش یافت. اپراتورهای شبکه عموما برق تولید شده توسط ژنراتورها را به صورت متوالی از کمترین هزینه به بالاترین هزینه ارسال می‌‌‌کنند. از آنجا که واحدهای CCGT که بین سال‌‌‌های ۲۰۱۰ و ۲۰۲۲ ساخته شده‌‌‌اند، معمولا کمترین هزینه‌‌‌های عملیاتی را دارند، در مقایسه با نیروگاه‌‌‌های قدیمی‌‌‌تر سیکل ترکیبی، به دفعات بیشتری ارسال می‌‌‌شوند.

در سال ۲۰۲۲، ضریب ظرفیت واحدهای CCGT که بین سال‌‌‌های ۲۰۱۰ و ۲۰۲۲ شروع به کار کردند، به طور متوسط ۶۴‌درصد بود، در مقایسه با ۵۵‌درصد برای واحدهایی که بین سال‌‌‌های ۲۰۰۰ و ۲۰۰۹ شروع به کار کردند و ۳۵‌درصد برای واحدهایی که بین سال‌‌‌های ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۹ شروع به فعالیت کردند. حدود نیمی ‌‌‌از ظرفیت CCGT امروزی بین سال‌‌‌های ۲۰۰۰ و ۲۰۰۶ ساخته شده است. این افزایش ناگهانی در تعداد نیروگاه‌‌‌های سیکل ترکیبی در پاسخ به کمبود برق بود، که در اواخر دهه ۱۹۹۰ و همزمان با ورود توربین‌‌‌های گاز طبیعی کلاس F جدید و کارآمد به بازار رخ داد.

در حال حاضر، بسیاری از این نیروگاه‌‌‌های CCGT حدود ۲۰ سال عمر دارند، که می‌توانند با افزایش سن واحدها، عوامل ظرفیت کمتری را به همراه داشته باشند. نرخ حرارت کمتر، نسبت مقدار سوخت مورد نیاز برای تولید یک واحد برق، از نتایج افزایش راندمان نیروگاه‌‌‌های جدیدتر CCGT هستند. نیروگاه‌‌‌های CCGT که بین سال‌‌‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۲ ساخته شده‌‌‌اند، کمترین میانگین نرخ گرما را در بین تمام نیروگاه‌‌‌های CCGT دارند، با ۶۹۶۰ واحد حرارتی بریتانیا در هر کیلووات ساعت (Btu/kWh) در سال ۲۰۲۲، که ۷‌درصد کمتر از واحدهای ساخته شده بین سال‌‌‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۹ است.

نیروگاه‌‌‌های سیکل ترکیبی در حال حاضر بزرگ‌ترین منبع ظرفیت تولید برق در ایالات متحده هستند. راه‌‌‌اندازی ۷۷۷۵ مگاوات ظرفیت سیکل ترکیبی جدید در سال ۲۰۲۲، روند تولید در طی دو سال قبل از آن را تحت‌‌‌الشعاع قرار داد، زمانی که به ترتیب در سال‌‌‌های ۲۰۲۰ و ۲۰۲۱ ظرفیت به ۵۰۰۲ مگاوات و ۳۵۷۸ مگاوات رسیده بود. با این حال، میزان سود در سال ۲۰۲۲ کمتر از سال‌‌‌های ۲۰۱۷ تا ۲۰۱۹ است.