Abstract Hybrid combined cycles, fueled by natural gas and biomass, have been present in several power plants. As shown by different authors, it is possible to increase the overall efficiency of these plants by means of waste heat recovery from exhaust gases of gas turbines. The main disadvantage, for some cases, is the higher natural gas consumption, making some plants economically unfeasible. The present work applies the concept of a novel hybrid combined cycle (HCC), adapted for sugarcane mills, burning sugarcane bagasse and natural gas. In order to evaluate the potential of application of this concept, a new hybrid configuration, starting from an existing plant, is proposed. A thermodynamic performance study has shown an electrical efficiency improvement (from 6.8% to 17.8%) for the same amount of bagasse originally burnt, thus allowing the plant to operate throughout the year, increasing the electricity generation (from 108.9 to 323.0GWhel) as well as meeting the same steam demands for sugar and ethanol production processes. The economic evaluation, considering investments, operating expenses and plant requisites, has pointed to an internal rate of return (IRR) of 22.89%. Furthermore, this new configuration does not depend on a large natural gas consumption (gas share of 11.4%), making the plant’s economic feasibility less dependent on fluctuations of natural gas prices. Finally, a sensitivity analysis of four different hybrid plants have shown the techno-economic feasibility of hybrid combined cycles applied to sugarcane mills, including during the off-season period.

中文翻译：

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应用于甘蔗厂的混合联合循环技术经济分析

摘要 以天然气和生物质为燃料的混合联合循环已在几个发电厂中出现。正如不同作者所表明的那样，通过从燃气轮机的废气中回收废热，可以提高这些工厂的整体效率。在某些情况下，主要缺点是天然气消耗量较高，使某些工厂在经济上不可行。目前的工作应用了一种新型混合联合循环 (HCC) 的概念，适用于甘蔗厂、燃烧甘蔗渣和天然气。为了评估这一概念的应用潜力，提出了一种新的混合配置，从现有工厂开始。一项热力学性能研究表明，最初燃烧的甘蔗渣量相同，电效率提高（从 6.8% 到 17.8%），从而使工厂全年运行，增加发电量（从 108.9 到 323.0GWhel）并满足糖和乙醇生产过程中相同的蒸汽需求。考虑到投资、运营费用和工厂必需品的经济评估表明内部收益率 (IRR) 为 22.89%。此外，这种新配置不依赖于大量的天然气消耗（天然气份额为 11.4%），使得工厂的经济可行性较少依赖于天然气价格的波动。最后，对四种不同杂交植物的敏感性分析显示了应用于甘蔗厂的混合联合循环的技术经济可行性，包括在淡季期间。0GWhel) 以及满足糖和乙醇生产过程中相同的蒸汽需求。考虑到投资、运营费用和工厂必需品的经济评估表明内部收益率 (IRR) 为 22.89%。此外，这种新配置不依赖于大量的天然气消耗（天然气份额为 11.4%），使得工厂的经济可行性较少依赖于天然气价格的波动。最后，对四种不同杂交植物的敏感性分析显示了应用于甘蔗厂的混合联合循环的技术经济可行性，包括在淡季期间。0GWhel) 以及满足糖和乙醇生产过程中相同的蒸汽需求。考虑到投资、运营费用和工厂必需品的经济评估表明内部收益率 (IRR) 为 22.89%。此外，这种新配置不依赖于大量的天然气消耗（天然气份额为 11.4%），使得工厂的经济可行性较少依赖于天然气价格的波动。最后，对四种不同杂交植物的敏感性分析显示了应用于甘蔗厂的混合联合循环的技术经济可行性，包括在淡季期间。已指出内部收益率 (IRR) 为 22.89%。此外，这种新配置不依赖于大量的天然气消耗（天然气份额为 11.4%），使得工厂的经济可行性较少依赖于天然气价格的波动。最后，对四种不同杂交植物的敏感性分析显示了应用于甘蔗厂的混合联合循环的技术经济可行性，包括在淡季期间。已指出内部收益率 (IRR) 为 22.89%。此外，这种新配置不依赖于大量的天然气消耗（天然气份额为 11.4%），使得工厂的经济可行性较少依赖于天然气价格的波动。最后，对四种不同杂交植物的敏感性分析显示了应用于甘蔗厂的混合联合循环的技术经济可行性，包括在淡季期间。