高效發電

    一名運動員要想將9.74秒的100 米世界記錄提高2%，就必須以 9.55 秒的速度跑完這一距離。2％ 乍聽起來少之又少，但卻會帶來一個激動人心的勝利。事實上，每縮短 0.1 秒就需要運動員付出巨大的努力。 

    建造大型發電廠也是如此。電廠燃料使用效率每提高一個百分點，都需要投入大量專業技術力量和巨額投資。然而，考慮到全球氣候變化（相當讓人憂心的現象）、化石燃料的存貯量有限以及資源價格不斷飆升等問題，每 0.1％ 效率的提高都是非常值得的——尤其在全球能源需求未來幾年肯定會增加的前提下，對像印度和中國這些正在崛起中的人口大國來說情況更是如此。 

聯合循環發電廠 

    根據西門子公司的預測，全球電力需求量從 2000 年到 2020年會增加 70％，可再生能源（尤其是風能）的利用會大幅增加。然而，大部分新增的能源需求仍將由化石燃料補給，尤其是天然氣，因為其燃燒時單位能量釋放的二氧化碳是煤的一半。 

    利用這種相對環保的燃料的最好方法就是建造聯合循環燃氣輪機 (CCGT) 發電廠（。西門子發電集團 (PG) 是世界上第二大聯合循環發電廠建造商。事實上，在這一領域，西門子保持著年均約 10％ 的增長率。2007 財政年度（截止到 9 月 30 號），西門子發電集團 (PG) 已實現 122 億歐元的銷售額，同時又收到近 180 億歐元的新訂單。聯合循環發電廠是遏制氣候變化的理想選擇，因為其高水平的能源效率能夠大幅減少二氧化碳的排放量。 

減少20%的二氧化碳排放量 

    提高蒸汽輪機發電廠的效率是“減少排放量，提升客戶競爭力的重要途徑”，位于埃爾蘭根 （Erlangen） 的西門子發電集團 (PG) 能源技術總監Nicolas Vortmeyer 如是說。西門子 1981 年建造的蒸汽輪機發電廠能源效率不到 37.5％，2004 年這一數字已達到 47％。僅這一點就使二氧化碳排放量減少了 20％。將來，蒸汽輪機發電廠的能源效率會超過50％，同時其二氧化碳的排放量會比 1981 年減少 25％。 

    聯合循環發電廠從天然氣中提取能源的效率更高。性能卓越的聯合循環發電廠不僅更高效地利用天然氣，減少廢氣排放，降低對氣候的影響，而且比以前運行靈活性更高，能在用電高峰期和腰荷時段向電網供電。另一個好處是煤的氣化為天然氣提供了理想替代品（左圖）。1992 年，西門子在英格蘭林肯郡 Killinghome 建設的聯合循環發電廠實現了 50％ 的能源利用率，而 9 年后，在 2001 年建于 Mainz-Weisbaden 的406兆瓦的更小規模的發電廠中，這一數字已高達 58％，二氧化碳排放量減少 10％，創造了世界紀錄。 

Irsching 聯合循環發電廠實現了技術飛躍 

    位于巴伐利亞 (Bavaria) 的Irsching聯合循環發電廠將于 2010 年投入運行，裝機容量為 530 兆瓦，它將極有可能是世界上由最大的燃氣輪機（重 444 噸）和蒸汽輪機組成的聯合循環發電廠?，F有發電廠的新組合將實現60％的發電效率 - Vortmeyer 稱這是一個突破。這臺大型燃氣輪機的功率高達 340 兆瓦，超過了三架各擁有 4 臺發動機的大型噴氣式客機的功率總和，能滿足與漢堡規模相當的城市的所有居民電力需求。與 Killinghome 的聯合循環發電廠相比，Irsching發電廠排放的二氧化碳量減少了八分之一以上 (13.2%) 。另外，該電廠運行非常靈活：新廠每年發電 3000 到 7000 個小時, 平均每天 8 到 19 個小時。 

    正如我們前面提到的運動員一樣，Irsching聯合循環發電廠的運行效率比以前技術所能達到的效率高了2%。Nicolas Vortmeyer 認為巨資投入是十分值得的?！熬吞烊粴舛?，因其價格高昂，所以其能量利用效率每提高0.1％都是至關重要的?！睘榇四康?，燃燒氣體在接觸到透平前溫度將從80或100攝氏 度提高到 1500攝氏 度。要做到這一點，透平葉片必須采用一種特殊的涂層，同時需要噴嘴不斷地朝其噴射冷空氣降溫。此外，透平葉片必須足夠堅固才能承受住約為其自身重量萬倍的離心力。為抵抗如此極端的機械力和熱力，葉片由單晶高溫合金制成，外加一層陶瓷附膜。 

    西門子已研制出了一種燃機葉片合金，由鈷、鉻、鎳、鋁、釔和錸，一種極其稀有的材料制成。當遇到燃氣輪機內的強熱，這種特殊的合金可以抵抗燃氣中富有氧化性的氧，并抵抗腐蝕。憑借這層僅0.3 毫米厚的鋁氧保護膜，透平葉片可經受住 25萬個小時的運行。否則，葉片只能經受住4000小時的運行。 

效率更高  

    盡管天然氣對氣候影響較小，在發電廠中使用是最好不過的，但煤在未來許多年內仍將是不可或缺的。事實上，Vortmeyer 深信煤的使用在中國和印度會增加更多。因此，提高燃煤發電廠的效率更為重要。西門子為上海一座發電廠的兩臺功率各為1000 兆瓦的蒸汽輪機和一臺發電機提供關鍵部件，該電廠預計于 2009 年投入運行，目標是實現 45％ 的效率。西門子也正在為德國 Eon能源公司旗下的下一代發電廠研發部件，稱為 “50＋”計劃。這些發電廠的能源效率將突破 50％。 雖然蒸汽輪機不需要像燃氣輪機一樣，承受1500度高溫（新式燃煤蒸汽輪機只需承受 720攝氏度的熱汽），可是蒸汽輪機必須承受可高達 350 巴的巨大壓力，相當于海平面大氣壓的 350 倍。 

    另一方面，燃氣輪機只需承受 25 巴的壓力，因此其重量相對較輕。而大型蒸汽輪機則不同， 其鍛造旋轉軸，直徑可達 1 米，一些部件重達 20 噸。從技術角度而言，這需要從焊接技術、新測試程序及所需材料等多個方面進行慎重考慮。但考慮到令人擔憂的全球氣候和人們對減少燃料消耗的愿望，這些付出是必要而且值得的。根據聯合國政府間氣候專門委員會報告，如果我們想避免由氣候變化造成的災害性后果，就必須在 2050 年之前將二氧化碳的排放量降低至少 50％。 

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