国产某小型燃气轮机在分布式能源中的应用及发展

刘忠明

（ 辽宁福鞍燃气轮机有限公司）

摘要：分布式能源具有能效利用合理、损耗小、污染少、运行灵活，系统经济性好等特点，已经成为新世纪电力工业发展的一个重要方向;而在分布式能源系统日益成为电力行业发展趋势的工业背景下,小型燃气轮机作为目前成熟、最具商业竞争力的分布式发电设备,正受到越来越多的关注。本文介绍了国内某小型燃气轮机系统构成、特性、技术和商业进展以及性能参数指标等;并在此基础上,探讨了小型燃气轮机的应用及在我国的发展前景。

关键词：分布式能源；小型燃气轮机；应用；发展前景

1. 分布式能源和分布式电源供电的优势

1.1 分布式能源的定义

分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，是相对于集中供能的分散式供能方式。

国际分布式能源联盟WADE对分布式能源定义为：安装在用户端的高效冷/热电联供系统，系统能够在消费地点（或附近）发电，高效利用发电产生的废能--生产热和电；现场端可再生能源系统包括利用现场废气、废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。

1.2 分布式能源的优势

分布式能源具有能效利用合理、损耗小、污染少、运行灵活，系统经济性好等特点。分布式能源系统特别是分布式热电联供系统之所以受到广泛的关注, 有其自身的优点:

①实现热电联产,可以通过进行余热回收可以

实现蒸汽或热水供应,或使用吸收式制冷机组提供空调或工艺性用冷,可以将能源效率提高到90%。

②能源生产设备靠近用户,生产的热量、冷量和电量可直接使用,改进了供能的质量和可靠性,减少了输配电设备的投资和电网的输送损失 。

③装置容量小、占地面积小,初期投资少。用户可以直接投资建设小型的分布式联产电站。

④建设周期短。常规电站项目实施总要经历立项、设计及谈判、项目建设、启动等阶段,如燃煤电厂要5～7年,燃气电厂要3～5年,而分布式发电站建设只要0.5～1.5年。

⑤分布式热电联产电站运行噪音低、污染排放少。

⑥新型机组可以在多种燃料下运行(如小型燃气轮机,带有燃料处理装置的燃料电池系统)。能源选择的灵活性可减少用于建设燃料供给基础设施的投资。

⑦偏远地区避免了建设投资大的电网，可以直接利用当地资源,选择建设分布式电站。

2. 国内某小型燃气轮机发电机组系统

动力机组用于以蒸汽形式实现独立的热电联供。动力机组热系统较为复杂（见图1），采用以排气加热燃烧室通道中的压气机后空气的回热器，以及位于回热器后部用于生产给定参数蒸汽的余热锅炉回收热量。

图 1 国内某自主品牌发电机组系统组成

动力机组有三种基本工况。将蒸汽回注进压缩空气与回热器间的供气管，此时电效率最大，功率最大；余热利用工况, 将回热器完全断开，将蒸汽尽量供给用户；干态工况，接通回热器，仍向用户供给蒸汽。实际运行条件下，可将上述工况进行不同组合，以在最大限度上满足业主要求。

作为一种新型电源装置,小型燃机得到了电力、交通和军事等领域的高度重视。我国作为一个能源需求大国,对小型燃气轮机的研究也在进行当中,这对于提高我国的能源利用率和缓解能源瓶颈问题 有着十分重要的意义

3. 小型燃气轮机发电机组的应用

冷热电三联供的基本原理是能量的梯级利用原理。如以天然气为燃料燃烧后,550℃以上的燃气用于发电、200～500℃燃气用于吸收制冷,200℃以下燃气用于热水或低压蒸汽,这样燃料热量的80%可以得到应用。如何根据用户能源消费结构的特点,综合设计能源供应体系,将简单的单一电力供应,改变成电、热、冷的联合供应,充分利用燃料燃烧后放出的热量,就有可能在现有发电效率的基础上,增加热能利用率,从而大幅度地提高能源利用率。图2为小型燃气轮机余热型溴化锂吸收式联合循环冷热电联产系统图。

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图2

小型燃气轮机单纯的发电效率不算很高,但冷热电共生的能量利用率甚至超过大型机。回热小型燃气轮机排气温度约为250～300℃,用于分 布式供电时靠近用户,可方便地按用户需要利用排气热量来供暖、供冷和供热水等,这些热负荷相互重迭和衔接,使供热负荷波动减少,提高了能源有效利用的程度。以天然气为原料的小型、小型容量的新型分布式能源技术设备和冷热电联供设施,将能源利用效率和环保标准提高到一个全新的层次。这一能源系统将会从根本上改变目前发电、供热和制冷互相分离,通过大型电力、热力设施,从高压、中压到低压的自下而上的传统能源系统。

4. 小型燃气轮机在我国的发展前景

分布式能源技术是中国可持续发展的必须选择。中国人口众多，自身资源有限，按照能源利用方式，依靠自己的能源是绝对不可能支撑13亿人的“全面小康”，使用国际能源不仅存在着能源安全的严重制约，而且也使世界的发展面临一系列新的问题和矛盾。中国必须立足于现有能源资源，全力提高资源利用效率，扩大

资源的综合利用范围，而分布式能源无疑是解决问题的关键技术。

分布式能源是缓解我国严重缺电局面、保证可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。它是能源战略安全、电力安全以及我国天然气发展战略的需要，可缓解环境、电网调峰的压力，能够提高能源利用效率。

据美国盖乐普公司1999年的调查,估计我国的小型燃气轮机需求量约在1500～1900台。最近由于西气东输和取暖标准法规的修改,北京、上海等地区高档楼宇和商住小区的小型燃气轮机分布能源需求表现得更为积极。小型燃气轮机具有发电方式灵活、投资省、与环境兼容等优势的分布式发电与传统大电网日益联合运行,推动了世界电力工业朝着一个全新的方向发展。作为分布式电源的中坚力量,也必将在未来的电力系统分布式发电领域发挥更重要和积极的作用。参 考 文 献

[1]孙可,韩祯祥,曹一家.微型燃气轮机系统在分布式发电中的应用研究[J].机电工程,2005,22(8):55-56,59.

[2]刘道平,马博,李瑞阳,等分布式供能技术的发展现状与展望[J].能源研究与信息,2002(18):2-4.

[3]韩晓平.分布式能源系统[R]