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尖峰负载发电厂

位于美国新泽西州哈肯萨克河畔的卡尼发电厂英语Kearny Generating Station,该发电厂原为燃煤基载发电厂,目前已改建为燃气尖峰发电厂运作。

尖峰负载发电厂(英语:Peaking power plants)也被称为调峰发电厂或简称为尖载电厂,并只在供电网络的用电需求提高时,由电力调度中心调度投入的短时段运转发电厂,由于尖载发电厂在每小时千瓦的发电成本上,相对于基载发电厂来的更高,因此尖载发电厂仅在收到发电需求后偶尔进行发电。当尖载发电厂与基载发电厂共同搭配电力调度使用时,其可靠与稳定输出的供电能力,将可以满足一供电网络中,最低的用电需求。

高峰时段

美国,用电高峰时段通常发生在一日的下午,特别是在空调用量特别高的夏季。在这段期间,许多工作场所仍处于上班时段,因此会持续消耗电力。而用电尖高时段也可能发生在夜晚人们下班回家后,由于这段时间,家中的电器产品会大量被使用。

尖峰发电厂可以每日运转发电数个小时,或是每年仅运转数个小时,这取决于尖峰发电厂所在之供电网络的电力负载状况。由于,兴建一座成本高昂的尖峰发电厂,若把它定位为高效率的基载发电厂来运转,相较于仅在短时间或高可变的时间运转发电,是毫无经济效益可言的。另外,基载发电厂中所安装的发电机组与燃料供给方式会因为发电负载的快速起伏而造成机组损伤,因此基载发电厂的发电机组模式,非常不适合安装于尖载发电厂中。因此,鉴于上述的原因,核能发电地热发电焚化发电英语waste-to-energy燃煤生质能发电以及电网储能等发电方式很少被应用于尖峰发电厂。

类型

在美国,一般尖峰发电厂都会采用燃烧天然气的气涡轮发电机组。少部分尖峰发电厂则会使用自石油萃取出的各式油气作为燃料,如柴油或是航空燃油,但也因为上述的燃料成本高昂,因此燃烧这些油料的尖峰发电厂运转上会被限制。然而,许多尖峰发电厂仍会将石油作为备用的发电燃料。一座单循环发电机组的发电厂,其热效率约20至42%之间,而新建完成的发电厂则会因新建的设备,其热效率更高在30至42%之间。

为了提升热能使用效率,发电厂会再安装一座废热回收炉英语heat recovery steam generator(HRSG)以接收发电机组发电后所产生之热废气进行再次发电。这样的发电机组合,就被称为复循环发电机组。汽电共生的话,则是透过利用燃烧废物所产生之废热,或是燃烧其余物质的废热来进行发电。不过,上述的两种发电方式是适用于更长时间运转的发电厂。使用往复式内燃机的天然气发电机与柴油发电机,会应用在较小型的发电厂以支持供电网络的稳定。

另一种提高然气涡轮发电机的效率与功率输出的方式为,在然气涡轮机的空气进气口加装冷却系统英语Turbine inlet air cooling,如此一来,降低了进入汽涡轮机的空气温度可以提升质量流动率。而这样的作法如再与热能储存英语Thermal energy storage(TES)槽组合,将可增加汽涡轮机于离峰期间的运转效率达30%。

台湾电力公司明潭发电厂抽蓄机组的地下厂房,该发电厂是台湾最大之抽蓄水力发电厂。

抽水蓄能式水力发电 是目前可用最大容量的电网储能方式,常用于电力负载离峰或是尖峰的时候。抽蓄式发电是透过重力位能将水储存在高处的水库中。这种低成本的储能方式是在用电离峰期间,将位于下池的水透过水轮机作为抽水帮补向上抽送至上池的水库蓄留。而在用电尖峰期间,再将上池的水向下冲击水轮机进行发电,发电后的尾水再次排放至下池水库。这种发电方式的优势在于,从抽水完成后到停机启动发电,仅需要几分钟的时间就能够让发电机组满载运转。

惯常式水力发电 拥有可调度的特性,因此惯常式水力发电厂可针对任何用电负载峰值上,降低和提高其发电量。而针对惯常式水力发电厂所在之流域的水理环境,可再定位为基载发电厂或是尖峰发电厂来接受调度使用。而当一区域内没有够大的水坝能够支撑惯常式水力发电厂发电时所需的水量时,就可利用气涡轮发电机组以及抽蓄式水力发电厂来投入尖峰发电使用。

基本负载发电厂

相对于尖峰负载发电厂的就是基本负载发电厂,基载发电厂通常都会长时间恒定的运转,提供电网最低的电功率需求,除了发电机组逢大修周期、故障,或是更新等因素才会停机解联。而介于尖载与基载之间的发电厂便称为中载发电厂英语Load following power plant,通常中载发电厂会在夜间用电需求降低时,也将厂内的发电机组降载运转,以减少发电量输出。在一供电网络中,由于尖载发电厂发电时,低效率与高成本的特性,因此基载发电厂与中载发电厂通常会被优先调度发电以满足用电需求。

参见

资料来源

  1. ^ Renewable and Efficient Electric Power Systems by Gilbert M. Masters
  2. ^ Peaking Plants. Oglethorpe Power. [2016-08-22]. (原始内容存档于2009-11-01).
  3. ^ Kamal NA, Zuhair AM. Enhancing gas turbine output through inlet air cooling.. Sudan Eng. Soc. J., 52(4-6): 7-14. 2006.
  4. ^ Base And Intermediate Plant. Oglethorpe Power. [2016-08-22]. (原始内容存档于2009-10-31).

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