美國佛羅里達州奧蘭多(Orlando)的 Sand Lake Energy Center(桑德湖能源中心)是一座 1993 年商業運轉的天然氣複循環電廠。電廠長年連續供電,現在改為由電力池調度,運轉天數大幅減少。《Power Engineering》於 2026 年 10 月 27 日刊出該廠維護經理的訪談,《Combined Cycle Journal》(複循環期刊,以下簡稱 CCJ)在 2026 年 8 月 12 日也有較詳細的技術報導。本文整理兩篇報導與官方文件中可以查證的內容。

1993 年商轉,2024 年由佛羅里達市政電力局接手

燃氣複循環發電流程示意,為通用原理圖,並非美國 Sand Lake 電廠現場
燃氣複循環發電流程示意,為通用原理圖,並非美國 Sand Lake 電廠現場。來源:Σ64,Wikimedia Commons,CC BY 4.0。

這座電廠原名 Orlando Cogen(奧蘭多汽電共生廠),最初由 Air Products and Chemicals(空氣產品公司)興建,緊鄰該公司的一座空氣分離廠。原先的設計除了發電,也把蒸氣送到廠內的吸收式冰水主機,為空氣產品公司的廠區提供冷卻水。

電廠的長期購售電合約(Power Purchase Agreement)在 2023 年 12 月屆期。Florida Municipal Power Agency(FMPA;佛羅里達市政電力局)在 2024 年 2 月 16 日宣布取得所有權,並改名為 Sand Lake Energy Center。FMPA 是由佛羅里達州 33 個市政電力公用事業共同擁有的批發電力機構。依 FMPA 新聞稿,這座電廠供電 120 MW,服務 13 個佛羅里達社區。

依據佛羅里達公共服務委員會(Florida Public Service Commission)網站上的 FMPA 2026 至 2035 年十年廠址計畫,這座電廠夏季額定容量為 120 MW,由一部 Alstom GT11NMC 燃氣渦輪機與一部蒸氣渦輪機組成。《Power Engineering》則記載,過去的基載輸出為 114.5 MW,尖峰時段最高可到 125 MW。

2026 年初兩個月只運轉 6 天,起停取代連續運轉

燃氣渦輪機由連續運轉改為短時調度的示意
燃氣渦輪機由連續運轉改為依需求短時調度的示意。(示意圖)

電廠維護經理 Danny Slade(丹尼.斯萊德)在電廠任職超過 30 年,也參與過當初的興建。他說,電廠過去每年運轉約 8,000 小時,現在是運轉時數變少,起動次數變多。他表示,2026 年前兩個月,這座電廠只運轉了 6 天。

原因在於電廠只是 FMPA 電力池的一部分。電力池有許多電廠可以調度,各地價格與需求不同,輸電線路業者也會收取輸電費用,各電廠的效率也有差異。Slade 指出,效率較高的新渦輪機可能比 Sand Lake 這類較舊的複循環電廠更便宜,電力池的調度單位會綜合這些因素決定哪些電廠運轉。部分電廠因故障停機時,調度單位也會用池內其他機組補上。

截至 2025 年第一季末,Sand Lake 累計約 24 萬等效運轉小時(Equivalent Operating Hours,EOH),起動次數超過 600 次。Slade 也提到,他還不確定設備如何承受短時間急起動、接著數週不運轉的模式,限定運轉時數與反覆起停成本之間的經濟性,要等時間檢驗。

離合器讓燃氣渦輪機 20 分鐘輸出 10 MW

燃氣渦輪機與發電機之間的機械離合器示意
燃氣渦輪機與發電機之間的機械離合器,可讓渦輪機先行獨立起動。(示意圖)

Sand Lake 是單軸複循環機組:燃氣渦輪機、蒸氣渦輪機和發電機接在同一根軸上。蒸氣渦輪機低壓段與發電機之間裝有 SSS Clutch(Synchro-Self-Shifting Clutch,同步自移式離合器)。依 CCJ 引述 SSS Clutch 公司人員的說法,這是美國第一座容量超過 100 MW、使用這種離合器的單軸複循環電廠。離合器是 Air Products and Chemicals(空氣產品公司)當初的規格要求。

離合器的用途是縮短起動時間。兩篇報導都指出,電廠並不用它切換到旋轉備轉或同步調相等輔助服務模式,目的只在加快起動。離合器把蒸氣渦輪機與燃氣渦輪機分開後,燃氣渦輪機可以先獨立起動,20 分鐘內輸出 10 MW,蒸氣渦輪機則在這段時間內備妥。Slade 表示,熱重啟後 45 分鐘可以達到滿載;沒有離合器的話,從冷機起動到滿載大約需要 3 小時。離合器的另一項效果是蒸氣渦輪機跳機時,燃氣渦輪機不必跟著跳機。

這個離合器在 2011 年曾因蒸氣渦輪機異常跳機而受損,現場修復後又使用到 2017 年才更換。原件送回製造商檢查時,狀況仍然正常。Slade 說,現有離合器預期還能再使用 20 年。

拆除冰水主機與排氣道燃燒器,換裝玻璃纖維冷卻塔

一座複循環電廠的煙囪與冷卻塔,為通用場景照片,並非美國 Sand Lake 電廠
一座複循環電廠的煙囪與冷卻塔,為通用場景照片,並非美國 Sand Lake 電廠。攝影:Harald the Bard,Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0。
低矮纖維強化冷卻塔格與壓縮機段示意
低矮纖維強化冷卻塔格與壓縮機段的示意。(示意圖)

共生合約結束後,廠內 1,600 冷凍噸的吸收式冰水主機不再需要,已經除役。排氣道燃燒器(duct burner)從電廠興建時就有,但 2008 年壓縮機升級使質量流量增加 8% 至 10%,補上了燃燒器原本提供的出力,此後沒有再使用。依 CCJ 記載,FMPA 在 2025 年初將它拆除。

老舊冷卻塔長期接觸水氣、化學物質、紫外線與溫度變化,FMPA 委託 ICT Industrial 換成四室的玻璃纖維強化塑膠(Fiber-Reinforced Polymer,FRP)冷卻塔。依 Power Engineering 的說明,FRP 的纖維不會像金屬氧化或像木材腐朽,優點包括耐腐蝕、強度重量比高、維護需求低,也較耐紫外線與風雨。CCJ 記載,第一室先完成,其餘三室在 2025 年底加入。

升級既有機組,取代等待新機組

快速起動機組、沿岸燃料設施與輸電線的小型電網示意
快速起動機組、沿岸燃料設施與輸電線構成的小型電網示意。(示意圖)

Slade 提到,新的燃氣渦輪機交貨期可能長達 5 年,而電力需求仍在增加,因此升級既有設備的重要性提高。FMPA 正在實施的是 GE Vernova 的 GT11NM XL/XP 升級套件,由 Hughes Technical Services 安裝,內容包含壓縮機第 4 排新硬體、冷卻改良與控制升級。兩種運轉模式的數字如下:

  • XL 模式:大修間隔從 24,000 EOH 延長到 32,000 EOH,出力增加 9.6 MW,效率提高 2.9%。
  • XP 模式:大修間隔維持 24,000 EOH,出力增加 13.1 MW,效率提高 3.2%。

FMPA 的十年廠址計畫在容量預測中納入 Sand Lake 於 2028 年增容。

電氣設備也在評估之列。Slade 估計,變壓器、變電所與輸電線路的損失,可能讓 8 至 10 MW的出力無法送出。方案是把現有兩台老舊變壓器換成一台較大的變壓器,並重新配置連接 Duke Energy(杜克能源)變電所的線路。排氣道燃燒器也重新列入考慮,Slade 估計新燃燒器可增加 4 至 6 MW。依 CCJ 所列數字,啟用燃燒器會讓熱耗率從 8,000 Btu 升到 8,800 Btu(報導未註明計算基準),但他表示,若電價夠高,多耗燃料就不成問題。

停產機型的備品靠業主協會互助

Sand Lake 的 GT11N 系列燃氣渦輪機已經停產,備品取得越來越困難。這款機組先後屬於 ABB(Asea Brown Boveri)、Alstom 與 GE Vernova。Slade 每年夏天參加 Alstom Owners Group(阿爾斯通機組業主協會),這是舊款 ABB 與 Alstom 設備擁有者交換資訊、處理共同問題的組織。他說,成員會互相協助取得過時零件,也有公司製造經過重新設計的葉片。

FMPA 的目標是讓這座電廠再運轉約 20 年。Slade 同時提醒,再過 10 到 15 年,要為一部 50 年機齡的渦輪機找零件,可能相當困難。蒸氣渦輪機的壽命目前也還不清楚,預定的下一次停機檢修會檢視需要處理的項目。他給其他電廠業主的建議之一,是在配置上預留工作空間,讓維修動作可以快速進行。

臺灣可以參考的方向

以下是依據前述個案整理的檢視項目,實際適用性需要依各機組設計與電力系統需求評估。