【行业动态】F级燃气轮机正在北美陨落
导读
近期，北美燃机市场份额显示G/H级重型燃气轮机已经超过50%，这是在过去的20多年里第一次，F级燃气轮机不再成为北美60Hz重型燃气轮机市场的主流，那这是否意味着F级燃气轮机在全球市场开始陨落呢？
油价似乎并不是近期唯一一个遭遇突然下滑的产品，F级燃气轮机在过去的20年里，第一次不再主导北美60Hz重型燃气轮机销售市场。先进级重型燃气轮机（一般定义为G-，H-，J-级）的销售在过去5年里持续增长，近期终于超过了50%，并且三菱日立北美公司市场部主管迈克尔-达克表示，这一趋势还在不断加强，先进级燃气轮机如M501J正在取代F级燃气轮机作为新的天然气发电项目的首选。
燃气轮机分级定义
从历史上看，燃气轮机的分类主要由燃机输出功率、透平进口温度和压气机压比来确定。随着如今材料和冷却技术的发展，燃气轮机能够工作在更高的温度条件下，从而得到更好的发电效率和更高的输出功率。而当一个燃机厂商需要显著的提供功率和效率时，需要对压气机和透平设计进行更改，这样也就间接的催生了一台新的燃机。
一种常见的燃气轮机等级分类就是根据燃机透平进口前温度进行等级划分，但从功率上来看，D-和E-级燃机的最大功率通常在75~130MW之间，典型的产品有GE的7E.03，西门子SGT6-2000E和三菱日立H-100燃机；F级燃机的最大功率通常在170~230MW之间，典型的产品有GE的7F.03-0.05，西门子的SGT6-5000F和三菱日立的M501F；先进级燃机（G-，H，和J-型）的最大功率通常在275~350 MW之间，典型的产品有三菱日立的M501J和M501G机，西门子SGT6-8000H和GE的7HA.01燃机。
历史在重演？
在考虑市场的可能走向之前，值得回顾下目前市场的现状是什么？下图显示了北美重型燃气轮机市场份额的变化过程。1987年以前，D和E级的燃气轮机是市场上主要且唯一的重型燃气轮机产品。然而，在1987年，我们看到了F级燃气轮机出现后，它的市场份额迅速上升，同时，它开始削弱D/E级燃机的销售。到1996年，F级燃机已经成为了市场的领导者，并持续了20年。然而，在上世纪90年代末和21世纪初，先进级G/H燃机出现，并且市场份额不断上升，现在已经超过F级燃机。
为什么是现在陨落？
就在几年前，很多燃气轮机制造商还主要集中在营销F级燃机，特别是随着可再生能源普及率的提高（一些研究甚至建议美国未来80%为可再生能源），F级燃机由于具有良好的调峰性能，且功率合适，似乎将主导市场，帮助美国实现可再生能源技术的新风潮。然而，就在这一时间，一些事件的发生助推了G/H级燃机的上升。
首先，美国环保局EPA的低天然气价格策略，使得北美数以千计燃煤发电厂关闭。虽然这一结果并不意外，但这些燃煤发电厂退出后，替代这一空白的竟是G/H级燃机多少让人有些意外。原因在于许多燃煤电厂在退役后，采用功率更高的燃机机组来进行产能置换，从而获得更好的经济效益。
此外，能源市场的放松管制，以及美国和加拿大的全区域的负载平衡计划，这催生了一个跨越北美的大电网，随着这一电网的扩大，它需要许多大型而灵活的燃机电厂来进行调峰，而G/H燃机具有与F级燃机几乎相同的低排放和短启动时间特性。既然它们的燃机灵活度属性基本相同，而放松管制的电力市场规则又是采用的是相同发电小时数，这使得在整个市场价值链中，功率高的G/H燃机成了明显的赢家，并随后在销售市场上得到了反映。
为什么F级燃机仍在销售？
一些人仍然认为F级燃机技术更加“成熟”（即从可靠性的角度来看风险较小），而实际上，自1990年以来，新的F级燃机比G级燃机的实际运行小时更低。此外，第3方发电可靠性和可用性数据也清楚的表明G/H级燃机实际更加更靠。
除了“可靠性”以外，当前电厂用户选择F级燃机主要有2个原因，一是区域内对发电功率需求有限，比如并不需要大于500MW的电力需求，这使得只需要D/E级和F级燃机就可以满足这一要求；二是监管许可问题，G/H燃机的空气许可证，公共需求认证，电力传输研究比F级燃机的办理要更加复杂。但许可目前正在放开，这可能造成F级燃机市场的进一步恶化。
经济性的驱动
2011年，三菱日立电力系统公司MHPS在高砂展示了一流的J级燃机技术，当时测试设备显示，透平进口温度已经高达2900oF(1593 oC)，联合循环发电效率高达61.5%。经过几年的改进后，MHPS称目前新型燃机的联合循环发电效率已经超过了63%。通用电气GE公司经销的7HA.02和西门子的SGT6-8000H的联合循环发电效率也已超过了61%。随着天然气价格继续停留在历史低位，这一经济效益日益凸显。
在北美，未来有前途肯定是高效率燃气轮机。电力市场管制的不断放松，以及最新的环境法规将继续推进燃煤发电机组的淘汰，燃气发电已经变成了一个不错的选择。这种市场趋势不仅出现在美国和加拿大，连隔壁的墨西哥近期的能源市场改革也使得更高效，更环保的燃气发电厂，在不断替代现有的燃煤电厂。此外，在同等气价条件下，燃机的发电效率就成为了市场的重要竞争优势。
与此同时，美国总统奥巴马动用行政权力，将美国火力发电厂的碳排放减少最高20%。这些计划将催生州一级的碳排放限额交易计划，迫使工业界为自己制造的碳污染买单。虽然二氧化碳税或正式的碳交易计划可能只是威胁，但是它正进一步加剧燃煤机组的退休，将发电市场让位给更高效更环保的燃气轮机。
G/H级燃机将继续领跑
展望未来，G/H级燃机和集中式发电在北美能源市场扮演的角色还有许多疑问。但，至少在电力市场大类别上，高效率燃气轮机已成功占得一定位置，并且近期市场变化正朝着对它有利的方向发展。
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