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최근에는 단일 축 복합 사이클 발전소의 사용이 꾸준히 증가하고 있습니다. 다중 축 구성은 특정 시나리오에서 유용합니다 (예 : 레이아웃 유연성 또는 단계별 설치가 필요한 경우). 단일 축 디자인은 발전소 소유자 및 운영자가 자산 가치를 극대화하고자하는 경우 효율성이 높고 비용을 절감 할 수있는 옵션입니다.
단일 축 대 1 x 1 다중 축
단일 축 구성에서 원동기 (가스 및 증기 터빈)는 동기식 자체 변속 (SSS) 클러치로 연결된 하나의 샤프트 라인에 있으며 단일 공통 발전기 (그림 1)를 구동합니다. 일반적인 발전기를 넘어 단일 축 구성에서 플랜트 균형 (BOP) 시스템도 조화되어 개별 구성 요소가 줄어 듭니다. 이는 증기 및 가스 터빈이 서로 다른 샤프트 라인에 있고, 별도의 BOP 시스템에서 지원되며 자체 독립 발전기를 구동하는 다축 구성과는 대조적입니다.

두 점 사이의 최단 거리는 직선입니다. 단일 축 구성은 가스 터빈과 증기 터빈이 하나의 축에 배열되고 동일한 발전기를 구동 함을 의미합니다. 의례 : 지멘스

하나의 발전기가 계통에 연결되고 BOP 장비가 적음 단일 샤프트 배치에 경제적, 운영 적, 공간적 이점을 제공합니다. 예를 들어, 하나의 발전기는 한 세트의 버스 덕트와 한 개의 발전기 차단기, 발전기 승압 변압기 및 스위치 야드를 의미합니다. 많은 경우, 다축 설계가 아닌 단일 축 배열을 선택하면 플랜트의 3 %에서 5 %까지 자본 비용을 절감 할 수 있습니다.
하나의 대형 발전기는 일반적으로 두 개의 소형 발전기보다 약간 높은 효율을 가지기 때문에 발전소 효율을 조금 높일 수 있습니다. 단일 샤프트 구성은 기계적 연결이 더 적기 때문에 손실이 적습니다. 마찬가지로 윤활유 시스템과 같은 BOP 시스템의 단순화로 유지 보수가 줄어들고 가용성이 높아지며 보조 전력 수요가 줄어들 수 있습니다. 단일 축 구성은 다중 축보다 컴팩트 한 설계로 플랜트의 설치 공간을 줄입니다. 이는 특히 소음 또는 날씨 제한으로 인해 장비를 건물 내에 동봉해야하는 사이트에 유용합니다.
다중 축 구성은 특정 배치 요구 사항을 충족 시키거나 가스 터빈이 복합 사이클 개발에 앞서 몇 달 또는 몇 년 동안 건설되고 운영 될 때 선호됩니다.
2 x 단일 축 대 2 x 1 다중 축
두 개의 단일 축 플랜트는 전통적인 2 x 1 구성의 대안으로 활용할 수도 있습니다. 각 가스 터빈에 대해 하나의 증기 터빈을 사용하면 단일 축은 저 부하 시나리오 (즉, 단 하나의 가스 터빈이 작동 중일 때)에서보다 높은 효율을 나타낼 수 있습니다. 이것은 하나에서 두 개의 가스 터빈 작동으로 전환 할 때도 마찬가지입니다. 이러한 경우 각 열 회수 증기 발생기 (HRSG)는 자체 증기 터빈 용 증기를 생산합니다. 결과적으로 첫 번째 HRSG에서 터빈으로가는 증기와 혼합하기 전에 증기 온도와 압력을 맞추기 위해 바이 패스 작동에서 두 번째 HRSG를 가동 할 필요가 없습니다.
2 x 단일 샤프트 설계의 또 다른 이점은 발전소의 설치 단계에서 열차의 단계적 복합 사이클 구성이 가능하다는 것입니다. 단일 샤프트 동력 전달 장치를 각각 갖춘 2 개의 복합 사이클 블록이있어 하나의 열차가 작동하는 동안 한 열차의 정비가 ​​가능하므로 가용성 및 유지 보수 측면에서 이점을 제공합니다. 경우에 따라서는 발전소 운영자가 시장의 요구에보다 효과적으로 대응할 수 있습니다. 반대로, 2 x 1 구성에서 가스 터빈 이외의 구성 요소에 대한 서비스는 전체 설비가 작동하지 않아야합니다.
1 x 1 멀티 샤프트 플랜트에 대해 언급 된 동일한 이점은 2 x 1 플랜트 레이아웃 유연성 및 간단한 사이클 가스 터빈의 단계적 구성에 적용됩니다.
실제 혜택

복합 사이클 작동을 위해 단일 샤프트 설계를 사용함으로써 얻을 수있는 이점은

펜실베이니아 브래드 포드 카운티의 최근 팬더 리버티 사이트 (그림 2)와 펜실베니아 리딩 카운티의 팬더 패트리어트 사이트.

두 회사 모두 2016에 위탁 받아 Marcellus 셰일 가스를 활용하여 가장 효율적인 방식으로 커뮤니티에 전력을 공급했습니다. 각 공장에는 지멘스 H 급 가스 터빈이 장착 된 2 개의 단일 샤프트 동력 블록이 있습니다.

모두를위한 자유. 829-MW 팬더 리버티 파워 프로젝트의 단일 축 발전소 블록에는 2 개의 SGT6-8000H 가스 터빈, 2 개의 SST6-5000 스팀 터빈, 2 개의 수소 냉각 식 SGen6-2000H 발전기 및 2 개의 열 회수 증기 발생기와 제어 시스템 SPPA-T3000. 의례 : 지멘스

단일 샤프트 파워 트레인이있는 두 개의 결합 된 사이클 블록을 가지고있는 각각의 팬은 50 % 플랜트 부하에서 작동하면서 100 % 플랜트 부하와 동일한 효율을 유지하면서 팬더 플랜트에 고도의 작동 유연성을 제공합니다. SSS 클러치는 증기 터빈과 독립적으로 가스 터빈이 시동되고 전기를 신속하게 생산할 수있게합니다. 증기 터빈이 동조 속도에 도달하면 SSS 클러치가 결합되어 증기 터빈의 토크를 발전기로 전달하여 발전소가 최대 부하에 도달 할 수있게합니다.

Siemens는 최신 SCC-9000HL 단일 축 결합 사이클 설계를 통해 출력 및 효율성의 범위를 지속적으로 확장하고 있습니다. 9000HL 클래스는 검증 된 H 클래스 기술을 기반으로하여 복합 사이클 작동 및 63 % 높은 출력으로 최대 25 %의 효율을 제공합니다. SCC-9000HL은 신뢰할 수 있고 검증 된 설계 개념을 사용하여 단일 또는 다중 축 구성 모두에서 복합 사이클 작동을 허용합니다.

옵션을 무게

Siemens는 전세계에 복합 사이클 발전소를 설계하고 건설 한 풍부한 경험을 바탕으로 단일 축 및 다중 축 구성에 대한 여러 가지 객관적인 사례뿐만 아니라 두 가지 이점을 최대한 활용할 수있는 혁신적인 접근 방식을 제공합니다. 단일 축 디자인은 풋 프린트, 가용성 및 효율성과 관련하여 이점을 제공하지만, 멀티 샤프트 구성은 특히 레이아웃이 중요한 프로젝트의 경우와 같이 별개의 이점을 제공하기 때문에이 결정은 단순한 "단일 설계에 부합하는"문제가 아닙니다. 유연성 및 단계적 구성이 필요합니다. 궁극적으로, 발전소 수명 동안 가장 가치를 제공하는 구성은 운영자 및 부하 요구 사항 및 사이트 별 변수에 의해 결정됩니다.

출처: 파워 매거진
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