【文章內(nèi)容簡介】 可用于發(fā)電（簡單循環(huán)、聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)供）， 近海應用 （發(fā)電、驅(qū)動泵和壓縮機） 、天然氣管道 泵、壓縮機的 機械驅(qū)動。 Trent 60：可用于發(fā)電和機械驅(qū)動。簡單循環(huán)發(fā)電 %。 Avon 200 501：可用于發(fā)電和機械驅(qū)動。 微型燃氣輪機 在眾多分布式電源裝置中，微型燃氣輪機是目前最有商業(yè)競爭力的分布式發(fā)電設備，正受到越來越多的關注。 微型燃氣輪機主要用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，單純發(fā)電效率不算很高， 但熱電冷聯(lián)供的能量利用率可達到 90%以上，與燃料電池結合發(fā)電效率也在 70%以上，在與熱泵、太陽能等結合后整體效率都有提高。 下 圖為 Bowmen 公司的微型燃氣輪機冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，發(fā)電機組效率為 %，全系統(tǒng)效率可達 81%。 微型燃氣輪機產(chǎn)品的主要性能指標：（ 1）帶有回熱、變頻、高速電機等設備，效率達 25%~29%左右（研制目標 40%）；（ 2）冷熱電能量利用率達 70%~90%；（ 3）污染物 NOx 排放不高于 9 106；（ 4）功率范圍為 25~100kW。 微型燃氣輪機的技術進展主要包括：（ 1） 高速永磁發(fā)電機的出現(xiàn)使發(fā)電機與壓氣機之間的連接采用空氣軸承代替滾動軸承，不再需要減速機構，這使整個機型號 功率/ M W效率/%熱耗/kJ/kWhhr廢氣流率/kg/hr廢棄溫度/ ℃蒸汽產(chǎn)率/t/hrSoLoNOxSaturn 20 14795 23540 505 NoCentaur 40 12910 68365 445 YesCentaur 50 12270 68680 510 YesMercury 50 9350 63700 365 YesTaurus 60 11430 78385 510 YesTaurus 65 10945 75950 550 YesTaurus 70 10505 96775 505 YesMars 100 10935 153245 485 YesTitan 130 10230 179250 495 YesTitan 250 9260 245660 465 Yes型號 功率/ M W 效率 /% 轉(zhuǎn)速/ r p m 熱耗/ k J / k W h 廢氣流率/ k g / s 廢棄溫 度/ ℃RB211 4800 9904 501Trent 60 3000 8550 444Avon 200 5500 11943 426501 14200 12393 560 組的重量和尺寸大大減小，成本降低很多； （ 2） 為提高機組熱效率，普遍采用高效緊湊型回熱器，其熱效率高達 90%； （ 3） 為提高燃燒室出口溫度，一些機構開展了采用陶瓷作為燃燒室、渦輪、回 熱器等熱端部件的材料的研究。 圖 15 Bowman 公司的 TG35 微型燃氣輪機冷熱電聯(lián)供系統(tǒng) 國外現(xiàn)有多家公司在研制和生產(chǎn)這種燃氣輪機，如 AlliedSignal、 Capstone、Elliott、 Bowman 等公司，各公司微型燃氣輪機型號及其參數(shù)見下表。 表 9 各公司微型燃氣輪機型號及其參數(shù) Capture Tubine 該公司研制了 多種 100kW 以下的型號，參數(shù) 見下 表，目前 型號主要是 30kW和 60kW 級的，而且燃氣輪機做成了標準化模塊，便于微型電網(wǎng)的組建。 表 10 Capture Tubine 部分燃氣輪機型號及參數(shù) 公司名稱 Capstone Holleywell NREC Bowman Turbec Toyota IHI Elliott機組名稱 Model330 Parallon 75 Power works TG50CG T100 TG051 Dynajet Ta4 5， TA6 0，Ta80結構形式 單軸回熱式 單軸回熱式 雙軸回熱式 單軸回熱式 單軸回熱式 單軸 單軸回熱式 單軸回熱式額定功率/kW 28 75 70 50 100 50 45， 60， 80發(fā)電效率（回熱器開,LH V） 26% % 33% % 30% 8%10% 25%30%發(fā)電效率（回熱器關） % %排氣溫度/℃ 270 250 200 300,615 245 650 250 260280額定轉(zhuǎn)速/rp m 96000 65000 60000 99750 90000 80000 100000 68000110000渦輪入口溫度/℃ 840 930 870 950 850 930渦輪出口溫度/℃ 650 680 690 640690壓氣機壓比 4軸承 空氣軸承 空氣軸承 潤滑油軸承 潤滑油軸承 潤滑油軸承 潤滑油軸承燃料類別天然氣、煤油天然氣、煤氣、輕油天然氣 天然氣 重油，煤油 煤油，輕油 天然氣，煤油燃料消耗率/ Nm3 /h 29 38 發(fā)電機形式 永 磁式 永磁式 誘導式 永磁式 永磁式 永磁式 永磁式 中航工業(yè)哈爾濱東安發(fā)動機（集團）有限公司 東安燃機系列包括車載式和固定式。固定機組型號及參數(shù)見下表。 表 11 東安集團固定機組型號以及參數(shù) 機組型號 備用功率 （ kW） 常用功率 （ kW） 發(fā)電機轉(zhuǎn)速 （ rpm） 額定電壓 （ V） 額定頻率 （ Hz） 電功率 輸出形式 噪聲水平 dB（ A） 主機艙尺寸 （ mm） 主機艙重量 （ t） QD12 1200 1100 1500 AC400 50 獨立或并 網(wǎng)發(fā)電 ≤ 85（箱體外1m） 5500 2022 3553 10 QD14 1400 1300 1500 AC400 50 獨立或并 網(wǎng)發(fā)電 ≤ 85（箱體外1m） 5500 2022 3553 11 QD16 1600 1350 1500 AC400 50 獨立或并 網(wǎng)發(fā)電 ≤ 85（箱體外1m） 5500 2022 3553 11 QD30C 3000 2700 1500 AC400 50 獨立或并 網(wǎng)發(fā)電 ≤ 85（箱體外1m） 7200 2600 3700 22 其他公司 Bowman Power Systems Ltd 是 1994 年建立的一家英國公司，專門從事微型燃氣輪機的開發(fā)工作。 1999 年開始投放 45， 60， 80 和 200kW 的機組，下一步將把工作范圍擴展到 500kW 。 瑞典的 Turbec AB 是 1998 年成立的一家生產(chǎn)微型燃氣輪機的公司。 Turbec的第一個產(chǎn)品是 100KW 機組（ VT100），其原始樣機是已經(jīng)試驗過的車用燃氣輪 機。該機有 9000 小時的運行記錄。該公司正在開發(fā)的下一個機型是 40kW 機組。 我國微型燃氣輪機主要潛在市場： 建筑樓宇、小區(qū)、醫(yī)院；車站、機場、金融、信息中心等國家重要設施；化工、木材加工、紡織等 工藝用電、用熱、用冷和用汽；農(nóng)業(yè)設施的冷、熱、二氧化碳供給；邊防基地、軍事設施等國防部門；西部開發(fā)、邊遠地區(qū)供電；城市垃圾處理場沼氣發(fā)電；通過模塊式組裝的微型燃氣輪機群體中型電站；與燃料電池等先進技術聯(lián)合發(fā)展下一代能源系統(tǒng)；汽車混合動力系統(tǒng)等。 燃料電池 燃料電池的應用涉及分布式發(fā)電的各個市場環(huán)節(jié)，特別是近年來燃料電池取得了突破性發(fā)展，正處于商業(yè)化的前期示范階段，有望成為商業(yè)化的分布式發(fā)電技術。 燃料電池是一種具有巨大競爭力的發(fā)電技術，專家預測，未來的電力系統(tǒng)將是現(xiàn)在的大電網(wǎng)和中小燃料電池分散發(fā)電聯(lián)合供電的電網(wǎng)。目前，所有類型的燃料電池都因受到高資本、成本的限制而無法實現(xiàn)商業(yè)化運行，但它是一種正在逐步完善的能源利用方式。隨著關鍵技術的不斷完善，燃料電池的性能將不斷提高，特別是在規(guī)?；a(chǎn)后，其造價將大幅度下降。同時，對于大多數(shù)使用碳氫化合物燃料的燃料電池固定式發(fā)電來說，燃料電池堆單獨的成本占整個發(fā)電裝置成本的比例不到 30%。而且燃料電池發(fā)電與常規(guī)的火電發(fā)電相比不能僅考慮電源投資的問題，還應將遠距離 輸電、配電的投資與廠用電、輸電能耗和兩種能源轉(zhuǎn)換裝置的效率考慮在內(nèi)。在實際的發(fā)電工程中還應考慮傳統(tǒng)的熱機發(fā)電占地面積大、環(huán)境污染嚴重等問題。因此有理由相信，在不久的將來燃料電池發(fā)電方式無論在性能上還是在經(jīng)濟上都會對傳統(tǒng)熱機發(fā)電構成威脅。 4. 分布式能源系統(tǒng)的工程實例分析 上海浦東國際機場能源中心燃氣分布式供能 系統(tǒng) 分析 工程和機組概況 浦東國際機場總體規(guī)劃面積 32km2，南北長約 8km，東西長約 4km。 其中，一期能源中心工程面積為 12 km2，屬于熱冷電聯(lián)供區(qū)域式的能源中心。 能源中心設計采用“大集中、小分散”原則，對相對集中的航站樓，商務辦公、賓館、貨 運、航空食品加工等 十二個支項由能源中心集中供應， 總服務建筑面積 60 余萬m2，其它各分散用戶采用常規(guī)供熱、供冷。 設置一臺 4000kW 燃氣 (油 )輪機配 ， 外配總量為 110t/h輔助燃氣 (油 )蒸汽鍋爐 （ 3 臺 30t/h 和 1 臺 20t/h） 和 4 臺雙效蒸汽溴化鋰機組，6 臺電動離心制冷機組， 達到 最大設計供熱量為 67497kW， 總制冷量為 85796kW。燃氣輪機產(chǎn)生的余熱冬季供暖等，夏季供溴化鋰制冷，發(fā)電并網(wǎng)實現(xiàn)熱電冷三聯(lián)供 。機組每天 7— 22 點 (谷時停機 )16 小時運行，常年無休。 機組運行情況和經(jīng)濟性分析 一期 工程 自建成后，經(jīng)歷了孤網(wǎng)運行困難、二次并網(wǎng)改造、天然氣供氣壓力不穩(wěn)到不能滿足燃氣輪機正常工作，直至增設天然氣增壓機的改造。前后歷經(jīng) 4年，從 2022 年起正式步入符合設計正常運行要求，實現(xiàn)節(jié)能減排且有良好經(jīng)濟效益目的。 從歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，雖然機組配置的余熱蒸汽鍋爐只有 6090kW()，占總供熱量 10％左右，但因它全年有 4000 多 h 且在較高負荷 條件下運轉(zhuǎn)，余熱蒸汽在全年總供熱量中占有較高比例 ，如下表所 示 。 正常情況下， 13 月和 12月 熱負荷占 全年熱負荷 55％左右，而余熱鍋爐提供的蒸汽占這 4 個月總量的％；全年最低熱負荷 4 月份，余熱鍋爐可提供 43％負荷。 表 12 20222022 年余熱鍋爐產(chǎn)汽占全年總供應量 比例