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與賽跑選手一樣，采用的燃煤和燃氣發(fā)電廠必須同時做到高效和靈活。這是因為一家大型發(fā)電廠在消耗等量資源的情況下，其效率每增加千分之一，每年即可減排大約7000噸二氧化碳，或增加700萬千瓦時的發(fā)電量。同時，隨著可再生能源發(fā)電量占比不斷上升，化石燃料發(fā)電廠的運行必須更加靈活。比如，在天空陰云密布或風力很小甚至無風的日子里，采用化石燃料的發(fā)電廠必須盡快投入滿負荷運轉。

新電廠必須從建設之初就考慮運行的高效和靈活。當今的燃煤電廠的發(fā)電效率為46%，比全球電廠的平均水平高出15個百分點。聯(lián)合循環(huán)電廠的效率在60%以上。過去五年來，盡管全球新建了裝機總量為3.5億千瓦的*燃煤電廠，但全球傳統(tǒng)燃煤電廠的裝機總量超過16億千瓦。在某些國家，新老電廠之比甚至更低。比如，俄羅斯80%以上的燃煤電廠已服役超過20年，有些電廠的發(fā)電效率只有23%，也就是說，這些發(fā)電廠每發(fā)一度電所排放的二氧化碳是新建電廠的兩倍。

新老電廠之間的主要差別在于：*，現(xiàn)代化發(fā)電廠的蒸汽溫度最高可超過600℃，而老電廠的最高蒸汽溫度只有500℃左右。老電廠必須經(jīng)過*重建，才能實現(xiàn)這100℃的提升。第二大差異在于輪機，情況則與此不同，這主要是因為輪機每隔20到25年必須進行一次大修。

在佛羅里達州奧蘭多市負責西門子能源全球服務業(yè)務協(xié)調工作的Steve Welhoelter說，2000年以來，僅在美國對100多臺蒸汽輪機的升級改造就帶來了每年超過2000萬噸的二氧化碳減排。升級改造使得這些電廠能夠在不增加燃料消耗的情況下，平均增加4%的發(fā)電量。

進一步升級改造的潛力非常大，因為目前共有2100臺西門子蒸汽輪機在全球各地的電廠服役。舉例來說，西門子對德國Muester附近Ibbenbueren燃煤電廠的升級改造使其最大產能提升超過10%。該電廠于1985年投運，其蒸汽溫度最高可達530℃，這是當時建造的電廠的典型溫度值。2006年，西門維修服務專家受托與電廠運營商RWE一道對其改造潛能進行研究。2009年，依照相關計劃實施的停機維修保養(yǎng)，主要對蒸汽輪機與換熱器進行了改造。五臺高、中、低壓循環(huán)輪機的所有內部零件都被更換，其中包括非對稱輪機葉片，使得流量損耗大幅降低。此外，全新的高壓輪機密封方案縮小了輪機轉子與機殼之間的間隙，從而使流經(jīng)轉子的未用蒸汽流量減少30%。

停機72天后，該電廠產能增加了8.6萬千瓦。西門子能源業(yè)務領域負責電廠改造項目全球營銷工作的Norbert Henkel博士指出：“升級改造是提高產能的好辦法，尤其是在那些工程建設項目需要辦理冗長繁瑣的審批手續(xù)的國家。此外，我們采取的措施可增強電廠可靠性，同時使電廠服務年限延長20到25年。”

全天候運行的燃氣發(fā)電廠。由于燃氣電廠靈活度非常高，因此在德國被視為可再生能源發(fā)電的理想補充。這些電廠在美國也取得了巨大成功，因為天然氣價格不斷下跌使得燃氣電廠越來越比燃煤電廠有吸引力。價格下降是由于美國非常規(guī)天然氣（尤其是頁巖氣）的開采量大幅增長。以往，燃氣電廠主要用于滿足日間較高的用電需求，然而很多此類電廠現(xiàn)在全天候運行。更長的運行時間促使業(yè)主加大對電廠進行現(xiàn)代化改造的投資力度。Welhoelter指出：“我們預計，從2015年開始，這一細分市場將快速增長。”

就現(xiàn)代化改造的好處而言，俄勒岡州Klamath電廠提供了又一個成功案例。經(jīng)過2009年和2010年分別對兩臺輪機的*改造，其產能增加3萬千瓦，上升至56.3萬千瓦。此外，該電廠更加靈活，負荷調整期間的額外燃料消耗量減半。此外，輪機上游安裝的新型進氣系統(tǒng)可確保低負荷運行不會增加污染物排放。該系統(tǒng)可用輪機產生的廢熱對進入輪機的氧氣進行預熱，從而在更高溫度下實現(xiàn)更*的燃燒。其他措施與蒸汽輪機優(yōu)化措施差異不大。其思路始終是將流量損耗降至最低限度。同樣，輪機葉片的形狀及其密封也非常重要。

不論是燃氣輪機電廠還是蒸汽輪機電廠，升級改造都能提高效率。Erich Schmid（上圖）擁有138項相關。

此外，如果能夠加快聯(lián)合循環(huán)電廠的蒸汽循環(huán)速度——該速度大大低于燃氣發(fā)電廠，聯(lián)合循環(huán)電廠可變得更加靈活。過去十多年，西門子工程師Erich Schmid一直在努力解決這一問題。Erich憑借他所取得的138項獲得2012年度“西門子發(fā)明家”稱號。其主要思路是在必要時以更快的速度輸送熱能。方法之一是短暫開啟輪機上的過載閥，降低壓力，從而讓更多的蒸汽從鍋爐中流出。另一個方案是，不在發(fā)電機組啟動時向高壓輪機輸送蒸汽，而是讓蒸汽繞道進入中壓輪機，使中壓輪機首先啟動。未來，上述方法有望使聯(lián)合循環(huán)蒸汽輪機至少實現(xiàn)每分鐘3萬千瓦的功率提升速度。Schimid解釋道：“從根本上說，我們只需要少量閥門與管道以及大量軟件。使用該系統(tǒng)能夠非常輕松地改造電廠。”

此外，電廠現(xiàn)代化改造對于快速發(fā)展的新興市場，比如中國、印度與俄羅斯，也非常重要，因為這些國家的*代發(fā)電廠即將退役。Henkel認為：“這對我們來說無疑是一個巨大商機。”許多公司不僅在逐步改造自身供應的輪機，而且還在改造其他公司生產的輪機。有時，后者甚至被*取代。這就是西門子在俄羅斯圣彼得堡附近的Kirishi電廠所做的事情。通過安裝兩臺新的27.9萬千瓦輪機和一套新的控制系統(tǒng)，并對其蒸汽循環(huán)進行升級改造，西門子讓該發(fā)電廠的總體效率從38%上升至55%。顯然，具備“短跑運動員”素質的“馬拉松”發(fā)電廠在世界各國都倍受青睞。