گاز طبیعی رایج ترین منبع انرژی است که برای تولید برق در ایالات متحده استفاده می شود. از 491 گیگاوات (GW) ظرفیت تولید برق با سوخت گاز طبیعی در کشور، بیش از نیمی (280 گیگاوات) سیستم‌های سیکل ترکیبی هستند که هم شامل توربین‌های بخار و هم توربین‌های احتراق می‌شوند. پیکربندی غالب برای سیستم های سیکل ترکیبی شامل دو توربین احتراق و یک توربین بخار (2×1) است.
نیروگاه های برق گاز طبیعی از تبدیل انرژی سیکل ساده یا ترکیبی استفاده می کنند. سیستم های چرخه ساده گاز طبیعی را در یک سیستم تبدیل واحد مصرف می کنند، مانند توربین احتراق، دیگ بخار با توربین بخار، یا موتور احتراق داخلی. در این سیستم ها، انرژی حاصل از گرمای اگزوز تبدیل اولیه از بین می رود و به توربین دیگری ارسال نمی شود. سیستم‌های سیکل ترکیبی، گرمای خروجی توربین احتراق را به یک مولد بخار بازیابی گرما ارسال می‌کنند و بخار را برای یک یا چند توربین بخار که نیروی الکتریکی اضافی تولید می‌کنند، تحت فشار قرار می‌دهند.
سیستم‌های سیکل ترکیبی در تبدیل یک واحد گاز طبیعی کارآمدتر هستند (اندازه‌گیری شده در واحدهای حرارتی بریتانیا). [Btu]) به یک واحد برق (کیلووات ساعت [kWh]). سیستم‌های سیکل ترکیبی در مقایسه با سیستم‌های سیکل ساده که بر اساس میانگین‌های سال ۲۰۲۰، حدود ۱۰۰۰۰ Btu برای تولید ۱ کیلووات ساعت مصرف می‌کنند، متوسط نرخ گرمای عملیاتی ۷۱۴۶ Btu/kWh دارند. به دلیل افزایش کارایی، سیستم‌های سیکل ترکیبی معمولاً با فاکتورهای ظرفیت بالاتر نسبت به سیستم‌های سیکل ساده عمل می‌کنند. در نتیجه، سیستم‌های سیکل ترکیبی عموماً بارهای پایه و میانی را به شبکه ارائه می‌کنند، در حالی که سیستم‌های سیکل ساده معمولاً بار اوج را ارائه می‌کنند.
در ما برق سالانه بررسی، ما یک شناسه کد واحد جمع آوری می کنیم تا اجزای چرخه ترکیبی را در بلوک های قدرت گروه بندی کنیم. پیکربندی بلوک های قدرت بسیار متفاوت است، از جمله پیکربندی هایی مانند چندین توربین احتراق که از یک یا چند توربین بخار پشتیبانی می کنند. اکثر بلوک های قدرت سیکل ترکیبی دارای اجزای احتراق و توربین بخار هستند که هر کدام به یک ژنراتور متصل هستند. با این حال، 13 گیگاوات ظرفیت سیکل ترکیبی، سیستم‌های تک شفت هستند که در آن‌ها هم توربین‌های احتراق و هم بخار، یک ژنراتور مشترک را روی یک شفت به حرکت در می‌آورند.
از نظر ظرفیت تولید، بزرگترین نیروگاه سیکل ترکیبی گاز طبیعی در ایالات متحده مرکز انرژی فلوریدا پاور اند لایت وست کانتی است. مرکز انرژی وست کانتی از سه بلوک قدرت 3×1 یا مجموعاً 12 توربین احتراق و بخار تشکیل شده است. هر یک از این سه بلوک قدرت 1259 مگاوات (مگاوات) است که به نیروگاه 3777 مگاوات ظرفیت کل تولید می‌دهد. مرکز انرژی شهرستان غرب در سال 2021 20.3 تراوات ساعت برق تولید کرد. تنها پنج نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه زغال سنگ در سال گذشته برق بیشتری تولید کردند.
منبع: اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده، برق سالانه
توجه داشته باشید: بلوک های قدرت بر اساس سال عملیاتی اولیه جدیدترین قطعه ساخته شده طبقه بندی می شوند.
بلوک های قدرت سیکل ترکیبی از سال 2015، زمانی که کلاس جدیدی از توربین های احتراق رایج تر شد، میانگین ظرفیت خود را افزایش دادند. این توربین‌های احتراق جدیدتر به بلوک‌های قدرت سیکل ترکیبی اجازه می‌دهند تا ظرفیت‌های بزرگ‌تری داشته باشند و راندمان بهتری داشته باشند. میانگین ظرفیت یک بلوک قدرت 2×1 از 500 مگاوات برای بلوک‌های ساخته شده قبل از سال 2015 به بیش از 700 مگاوات برای بلوک‌های ساخته شده پس از سال 2015 افزایش یافته است.
مشارکت کنندگان اصلی: ری چن، مارک موری
ترجمه و ارائه توسط: ttmnews