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與賽跑選手一樣，采用的燃煤和燃氣發(fā)電廠(chǎng)必須同時(shí)做到高效和靈活。這是因為一家大型發(fā)電廠(chǎng)在消耗等量資源的情況下，其效率每增加千分之一，每年即可減排大約7000噸二氧化碳，或增加700萬(wàn)千瓦時(shí)的發(fā)電量。同時(shí)，隨著(zhù)可再生能源發(fā)電量占比不斷上升，化石燃料發(fā)電廠(chǎng)的運行必須更加靈活。比如，在天空陰云密布或風(fēng)力很小甚至無(wú)風(fēng)的日子里，采用化石燃料的發(fā)電廠(chǎng)必須盡快投入滿(mǎn)負荷運轉。

新電廠(chǎng)必須從建設之初就考慮運行的高效和靈活。當今的燃煤電廠(chǎng)的發(fā)電效率為46%，比全球電廠(chǎng)的平均水平高出15個(gè)百分點(diǎn)。聯(lián)合循環(huán)電廠(chǎng)的效率在60%以上。過(guò)去五年來(lái)，盡管全球新建了裝機總量為3.5億千瓦的*燃煤電廠(chǎng)，但全球傳統燃煤電廠(chǎng)的裝機總量超過(guò)16億千瓦。在某些國家，新老電廠(chǎng)之比甚至更低。比如，俄羅斯80%以上的燃煤電廠(chǎng)已服役超過(guò)20年，有些電廠(chǎng)的發(fā)電效率只有23%，也就是說(shuō)，這些發(fā)電廠(chǎng)每發(fā)一度電所排放的二氧化碳是新建電廠(chǎng)的兩倍。

新老電廠(chǎng)之間的主要差別在于：*，現代化發(fā)電廠(chǎng)的蒸汽溫度最高可超過(guò)600℃，而老電廠(chǎng)的最高蒸汽溫度只有500℃左右。老電廠(chǎng)必須經(jīng)過(guò)*重建，才能實(shí)現這100℃的提升。第二大差異在于輪機，情況則與此不同，這主要是因為輪機每隔20到25年必須進(jìn)行一次大修。

在佛羅里達州奧蘭多市負責西門(mén)子能源全球服務(wù)業(yè)務(wù)協(xié)調工作的Steve Welhoelter說(shuō)，2000年以來(lái)，僅在美國對100多臺蒸汽輪機的升級改造就帶來(lái)了每年超過(guò)2000萬(wàn)噸的二氧化碳減排。升級改造使得這些電廠(chǎng)能夠在不增加燃料消耗的情況下，平均增加4%的發(fā)電量。

進(jìn)一步升級改造的潛力非常大，因為目前共有2100臺西門(mén)子蒸汽輪機在全球各地的電廠(chǎng)服役。舉例來(lái)說(shuō)，西門(mén)子對德國Muester附近Ibbenbueren燃煤電廠(chǎng)的升級改造使其最大產(chǎn)能提升超過(guò)10%。該電廠(chǎng)于1985年投運，其蒸汽溫度最高可達530℃，這是當時(shí)建造的電廠(chǎng)的典型溫度值。2006年，西門(mén)維修服務(wù)專(zhuān)家受托與電廠(chǎng)運營(yíng)商RWE一道對其改造潛能進(jìn)行研究。2009年，依照相關(guān)計劃實(shí)施的停機維修保養，主要對蒸汽輪機與換熱器進(jìn)行了改造。五臺高、中、低壓循環(huán)輪機的所有內部零件都被更換，其中包括非對稱(chēng)輪機葉片，使得流量損耗大幅降低。此外，全新的高壓輪機密封方案縮小了輪機轉子與機殼之間的間隙，從而使流經(jīng)轉子的未用蒸汽流量減少30%。

停機72天后，該電廠(chǎng)產(chǎn)能增加了8.6萬(wàn)千瓦。西門(mén)子能源業(yè)務(wù)領(lǐng)域負責電廠(chǎng)改造項目全球營(yíng)銷(xiāo)工作的Norbert Henkel博士指出：“升級改造是提高產(chǎn)能的好辦法，尤其是在那些工程建設項目需要辦理冗長(cháng)繁瑣的審批手續的國家。此外，我們采取的措施可增強電廠(chǎng)可靠性，同時(shí)使電廠(chǎng)服務(wù)年限延長(cháng)20到25年。”

全天候運行的燃氣發(fā)電廠(chǎng)。由于燃氣電廠(chǎng)靈活度非常高，因此在德國被視為可再生能源發(fā)電的理想補充。這些電廠(chǎng)在美國也取得了巨大成功，因為天然氣價(jià)格不斷下跌使得燃氣電廠(chǎng)越來(lái)越比燃煤電廠(chǎng)有吸引力。價(jià)格下降是由于美國非常規天然氣（尤其是頁(yè)巖氣）的開(kāi)采量大幅增長(cháng)。以往，燃氣電廠(chǎng)主要用于滿(mǎn)足日間較高的用電需求，然而很多此類(lèi)電廠(chǎng)現在全天候運行。更長(cháng)的運行時(shí)間促使業(yè)主加大對電廠(chǎng)進(jìn)行現代化改造的投資力度。Welhoelter指出：“我們預計，從2015年開(kāi)始，這一細分市場(chǎng)將快速增長(cháng)。”

就現代化改造的好處而言，俄勒岡州Klamath電廠(chǎng)提供了又一個(gè)成功案例。經(jīng)過(guò)2009年和2010年分別對兩臺輪機的*改造，其產(chǎn)能增加3萬(wàn)千瓦，上升至56.3萬(wàn)千瓦。此外，該電廠(chǎng)更加靈活，負荷調整期間的額外燃料消耗量減半。此外，輪機上游安裝的新型進(jìn)氣系統可確保低負荷運行不會(huì )增加污染物排放。該系統可用輪機產(chǎn)生的廢熱對進(jìn)入輪機的氧氣進(jìn)行預熱，從而在更高溫度下實(shí)現更*的燃燒。其他措施與蒸汽輪機優(yōu)化措施差異不大。其思路始終是將流量損耗降至最低限度。同樣，輪機葉片的形狀及其密封也非常重要。

不論是燃氣輪機電廠(chǎng)還是蒸汽輪機電廠(chǎng)，升級改造都能提高效率。Erich Schmid（上圖）擁有138項相關(guān)。

此外，如果能夠加快聯(lián)合循環(huán)電廠(chǎng)的蒸汽循環(huán)速度——該速度大大低于燃氣發(fā)電廠(chǎng)，聯(lián)合循環(huán)電廠(chǎng)可變得更加靈活。過(guò)去十多年，西門(mén)子工程師Erich Schmid一直在努力解決這一問(wèn)題。Erich憑借他所取得的138項獲得2012年度“西門(mén)子發(fā)明家”稱(chēng)號。其主要思路是在必要時(shí)以更快的速度輸送熱能。方法之一是短暫開(kāi)啟輪機上的過(guò)載閥，降低壓力，從而讓更多的蒸汽從鍋爐中流出。另一個(gè)方案是，不在發(fā)電機組啟動(dòng)時(shí)向高壓輪機輸送蒸汽，而是讓蒸汽繞道進(jìn)入中壓輪機，使中壓輪機首先啟動(dòng)。未來(lái)，上述方法有望使聯(lián)合循環(huán)蒸汽輪機至少實(shí)現每分鐘3萬(wàn)千瓦的功率提升速度。Schimid解釋道：“從根本上說(shuō)，我們只需要少量閥門(mén)與管道以及大量軟件。使用該系統能夠非常輕松地改造電廠(chǎng)。”

此外，電廠(chǎng)現代化改造對于快速發(fā)展的新興市場(chǎng)，比如中國、印度與俄羅斯，也非常重要，因為這些國家的*代發(fā)電廠(chǎng)即將退役。Henkel認為：“這對我們來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)巨大商機。”許多公司不僅在逐步改造自身供應的輪機，而且還在改造其他公司生產(chǎn)的輪機。有時(shí)，后者甚至被*取代。這就是西門(mén)子在俄羅斯圣彼得堡附近的Kirishi電廠(chǎng)所做的事情。通過(guò)安裝兩臺新的27.9萬(wàn)千瓦輪機和一套新的控制系統，并對其蒸汽循環(huán)進(jìn)行升級改造，西門(mén)子讓該發(fā)電廠(chǎng)的總體效率從38%上升至55%。顯然，具備“短跑運動(dòng)員”素質(zhì)的“馬拉松”發(fā)電廠(chǎng)在世界各國都倍受青睞。