導(dǎo)讀：據(jù)三菱官網(wǎng)12月18日?qǐng)?bào)道，全球電力行業(yè)正經(jīng)歷根本性變革。隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性可再生能源在發(fā)電量中的占比不斷提升，燃?xì)廨啓C(jī)電廠的運(yùn)營(yíng)需求也在發(fā)生轉(zhuǎn)變。

在可再生能源并網(wǎng)率較高的諸多地區(qū)，大型公用事業(yè)電廠不再需要持續(xù)提供穩(wěn)定的基荷電力，其運(yùn)行模式正變得更加動(dòng)態(tài)化——為平抑風(fēng)光發(fā)電固有的波動(dòng)性、緩解日益凸顯的“鴨子曲線”效應(yīng)，電廠需要具備更強(qiáng)的調(diào)峰能力、更快的啟動(dòng)速度與負(fù)荷響應(yīng)速率。

許多數(shù)十年前投運(yùn)的燃?xì)廨啓C(jī)電廠，其設(shè)計(jì)工況并不適配當(dāng)下的新型負(fù)荷曲線，亟需通過(guò)戰(zhàn)略升級(jí)改造來(lái)保障電網(wǎng)可靠性。對(duì)于三菱動(dòng)力M501G系列燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)營(yíng)商而言，將蒸汽冷卻燃燒室改造為空氣冷卻燃燒室，是提升電廠靈活性、縮短啟動(dòng)時(shí)間、滿足高可再生能源滲透率電力市場(chǎng)高效運(yùn)行需求的關(guān)鍵方案之一。

該項(xiàng)改造還能增強(qiáng)機(jī)組摻氫燃燒能力，無(wú)需更換發(fā)電容量即可為未來(lái)降低二氧化碳排放創(chuàng)造條件。

從蒸汽冷卻到空氣冷卻燃燒室的改造

采用傳統(tǒng)蒸汽冷卻燃燒室的G系列燃?xì)廨啓C(jī)，在過(guò)去20年間已累計(jì)實(shí)現(xiàn)超700萬(wàn)小時(shí)的可靠運(yùn)行。M501GAC系列燃?xì)廨啓C(jī)沿用了原蒸汽冷卻G系列的成熟技術(shù)，同時(shí)集成了先進(jìn)的空氣冷卻燃燒室。

在M501GAC構(gòu)型下，壓縮機(jī)排氣直接為燃燒室部件提供冷卻，不僅省去了蒸汽冷卻系統(tǒng)，還徹底擺脫了燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)底循環(huán)蒸汽品質(zhì)的依賴。每臺(tái)燃燒室均配備全預(yù)混燃料噴射系統(tǒng)，可最大限度降低氮氧化物與一氧化碳排放，大幅提升機(jī)組適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)需求的靈活性。

GAC改造工程可在電廠常規(guī)計(jì)劃停機(jī)期間完成，核心施工內(nèi)容包括：

- 安裝新型空氣冷卻燃燒室并改造燃燒室機(jī)匣

- 改造一級(jí)渦輪葉環(huán)

- 拆除燃燒室旁通裝置及相關(guān)設(shè)備

- 新增燃?xì)夤?yīng)層級(jí)

- 移除冷卻蒸汽供應(yīng)與回流管路

- 安裝新的儀表設(shè)備并更新控制邏輯

佐治亞州麥道納-阿特金森電廠的前瞻性升級(jí)

三菱動(dòng)力近期為美國(guó)佐治亞電力公司位于士麥那市的麥道納-阿特金森聯(lián)合循環(huán)電廠完成了兩臺(tái)M501G燃?xì)廨啓C(jī)的空氣冷卻燃燒室改造。該項(xiàng)目的核心目標(biāo)是，通過(guò)省去燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)前的蒸汽準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，以及負(fù)荷提升階段建立穩(wěn)定蒸汽工況所需的額外時(shí)間，縮短發(fā)電單元的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)。

更換為空氣冷卻燃燒室后，機(jī)組調(diào)峰能力顯著增強(qiáng)，不僅能減少啟停次數(shù)，還能維持必要的旋轉(zhuǎn)備用容量以保障電網(wǎng)可靠性，同時(shí)提升電廠設(shè)備利用率，為未來(lái)更高比例可再生能源并網(wǎng)做好準(zhǔn)備。

此次GAC改造與多項(xiàng)性能提升升級(jí)工程同步實(shí)施，包括采用預(yù)混引燃技術(shù)以增強(qiáng)燃燒穩(wěn)定性、降低污染物排放；實(shí)施KAI渦輪升級(jí)以提高機(jī)組出力、改善熱效率；加裝渦輪冷卻空氣（TCA）旁通系統(tǒng)以優(yōu)化冷卻空氣用量，進(jìn)一步提升渦輪綜合性能。

調(diào)峰能力提升與啟動(dòng)時(shí)間縮短

麥道納-阿特金森電廠的升級(jí)改造成功達(dá)成了佐治亞電力公司縮短啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)的目標(biāo)——機(jī)組從啟動(dòng)到輸出可調(diào)度可靠電力的時(shí)間縮短了3小時(shí)。

結(jié)合全預(yù)混燃料噴射、冷卻流量調(diào)節(jié)與TCA旁通系統(tǒng)的協(xié)同作用，升級(jí)后的機(jī)組調(diào)峰范圍拓寬約20%，在更低負(fù)荷下仍能保持穩(wěn)定高效運(yùn)行，大幅提升了運(yùn)行靈活性。

TCA旁通系統(tǒng)是一種渦輪空氣旁路裝置，通過(guò)減少參與燃燒的冷卻空氣量，提高部分負(fù)荷工況下的燃燒溫度，降低一氧化碳生成量，從而幫助電廠降低最低環(huán)保合規(guī)負(fù)荷（MECL），拓展機(jī)組運(yùn)行邊界。

摻氫燃燒能力增強(qiáng)

除提升調(diào)峰能力與縮短啟動(dòng)時(shí)間外，GAC構(gòu)型改造還助力佐治亞電力公司實(shí)現(xiàn)了通過(guò)摻氫燃燒推進(jìn)發(fā)電脫碳的長(zhǎng)期目標(biāo)。

2025年6月，佐治亞電力公司與三菱動(dòng)力合作，在電廠一臺(tái)M501GAC燃?xì)廨啓C(jī)上成功完成了部分負(fù)荷與滿負(fù)荷工況下的氫氣-天然氣混合燃料燃燒二次試驗(yàn)。

該示范項(xiàng)目首次在先進(jìn)等級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)上驗(yàn)證了50%摻氫燃燒的可行性，是迄今為止規(guī)模最大的同類測(cè)試。當(dāng)摻氫比例達(dá)到50%時(shí)，與純天然氣燃燒相比，二氧化碳排放量減少約22%。在此次50%摻氫示范試驗(yàn)之前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還開展了摻氫比例5%至50%的多輪測(cè)試。

降低運(yùn)維成本提升電廠可靠性

此次升級(jí)改造同樣助力電廠降低運(yùn)維成本、提高設(shè)備可靠性。預(yù)混引燃技術(shù)的應(yīng)用，將氮氧化物排放濃度降至13ppm以下。這不僅帶來(lái)顯著的環(huán)保效益，還減少了燃?xì)廨啓C(jī)選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)的氨水消耗量，直接降低運(yùn)行成本。

此外，由于不再需要冷卻蒸汽，電廠拆除了包括輔助鍋爐、燃燒室旁通裝置在內(nèi)的多個(gè)高維護(hù)需求系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C(jī)啟停次數(shù)減少，降低了燃燒室等關(guān)鍵部件的應(yīng)力損傷，有助于減輕設(shè)備材料疲勞、減少檢修需求、延長(zhǎng)計(jì)劃停機(jī)檢修間隔。

三菱動(dòng)力發(fā)電服務(wù)產(chǎn)品線總監(jiān)羅恩·霍弗表示：“隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模擴(kuò)大，以及人工智能驅(qū)動(dòng)的能源需求重塑電網(wǎng)格局，對(duì)可靠、靈活電力的需求達(dá)到了前所未有的高度。三菱動(dòng)力致力于與客戶合作，提供戰(zhàn)略解決方案，提升發(fā)電可靠性與性能，助力發(fā)電資產(chǎn)向脫碳未來(lái)轉(zhuǎn)型。麥道納-阿特金森電廠項(xiàng)目正是三菱動(dòng)力與運(yùn)營(yíng)商攜手共建可靠、可持續(xù)發(fā)電未來(lái)的典范。”

加速向低碳未來(lái)轉(zhuǎn)型

蒸汽冷卻燃燒室技術(shù)誕生于上世紀(jì)90年代，旨在實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率的行業(yè)突破。盡管該技術(shù)至今仍保持可靠運(yùn)行，但當(dāng)下燃?xì)廨啓C(jī)面臨快速啟動(dòng)、深度調(diào)峰、兼容氫氣燃料等新需求，使得空氣冷卻技術(shù)成為當(dāng)前更受青睞的方案。

通過(guò)升級(jí)為先進(jìn)的空氣冷卻燃燒室，G系列燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)營(yíng)商能夠以經(jīng)濟(jì)高效的方式延長(zhǎng)電廠使用壽命。結(jié)合其他戰(zhàn)略升級(jí)改造措施，這些燃?xì)廨啓C(jī)可被升級(jí)為靈活的調(diào)峰資產(chǎn)，既能保障當(dāng)前電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，又能為低碳未來(lái)奠定基礎(chǔ)。

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