燃气发电(英语:gas-fired power plant),是火力发电的一种,意指借由燃烧天然气来进行发电的技术。燃气发电目前占全世界发电总量约四分之一,且为主要温室气体排放的来源之一[1] ,也是导致气候变迁的因素之一。燃气发电可填补间歇性再生能源发电量低,且水力发电及电网并联调度不足时的发电缺口。
基本原理:热转机械能,再转电能
燃气发电为一种使用化石燃料发电的方式。存在天然气(主要成分为甲烷)中的化学能,经过燃烧转为热能(高温气体)和机械能(气体膨胀),再转变为机械能(转动发电机),最后转为电能。虽然其发电效率无法超过卡诺循环的理论效率极限,但可透过汽电共生来增加废热的使用,并提高其热效率。
电厂类型
单循环燃气涡轮透过布雷顿循环,利用高温气体推动气涡轮机来发电。因为推动涡轮机后的气体,并未再循环利用而排放至环境中,因此又称为开式循环燃气涡轮机(英语:Open-cycle gas turbine, OCGT)。 这类型的发电厂建设成本相对低(请参考发电成本),可以短时间内快速启动,但发电效率(约35%[2])较复循环燃气涡轮低。一般作为尖峰负载发电厂,只在用电尖峰时运作。
复循环燃气涡轮(英语:Combined cycle gas-turbine, CCGT)是由单循环燃气(布雷顿循环)再加上热回收蒸汽发生器和蒸汽涡轮发动机(朗肯循环)所组成的,因此称为复循环。最常见的配置是一个蒸汽涡轮搭配两个燃气涡轮。[3]复循环燃气的发电效率远高过单循环,可达55%。启动时间较长需要约半小时。[4]
往复式燃气引擎的发电功率通常低于20百万瓦,比其它类型的燃气机组(300百万瓦以上)小。通常用做应急电源或是间歇性再生能源的备用能源。[5]
温室气体排放
燃气发电的二氧化碳排放约为每度电500公克,这大约是燃煤电厂的一半,但总体上来说仍是核电和可再生能源的十倍以上。生命周期碳排放通常显示出类似的模式,除非受到甲烷排放(例如燃气泄漏)的影响。
经济
在某些地区,建造再生能源搭配电池储能,成本会比新建燃气电厂还低。因为未来燃气电厂会有失去利用价值的风险。[6]
政治
就算是为了取代燃煤电厂,兴建燃气电厂还是有许多争议性。[7]
参考资料
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