微小型燃機在分布式供能的應用優勢

2018-04-02 10:13:14 中科合肥微小型燃氣輪機研究院　點擊量：評論 (0)

燃氣輪機技術門檻高、研制周期長、經費投入大、產品附加值高、產業鏈長，是衡量一個國家科技水平的重要標志之一。微小型燃氣輪機與重型燃氣

燃氣輪機技術門檻高、研制周期長、經費投入大、產品附加值高、產業鏈長，是衡量一個國家科技水平的重要標志之一。

微小型燃氣輪機與重型燃氣輪機相比，應用面更廣、需求量更大，在軍用電源、直升機動力、車船動力、分布式供能及工業驅動等領域均有著廣闊的市場前景，對大幅度提升我軍武器裝備技術水平與作戰能力和降低PM2.5、NOX及SO2等污染物的排放具有重要意義。

(來源：中科合肥微小型燃氣輪機研究院作者：毛磊)

微小型燃氣輪機在分布式供能上的應用

分布式供能系統通過靠近用戶的能源利用設施，為終端用戶提供靈活、節能型的綜合能源服務，具有節能環保、能夠梯級利用或可再生能源綜合利用等特點，可有效減少中間環節損耗，降低對環境的負面影響，對于能源安全也具有重要意義。

分布式供能系統的核心動力是指燃氣輪機、燃氣內燃機、太陽能、風能、斯特林外燃機、余熱制冷機組等設備，微小型燃氣輪機作為其中重要的一種供能設備有著許多優勢。

以引領超低排放微型燃氣輪機生產的知名廠家———Capstone公司為例，Capstone公司成立于1988年，占有世界微型燃氣輪機市場超過80%以上的份額。Capstone微型燃氣輪機是基于航空發動機技術開發出來的、應用在地面固定式發電的一種微型燃氣輪機發電機組。作為最早研發也是目前最成功的微型燃氣輪機，Capstone微型燃氣輪機集航空渦輪發動機技術、高效軍用回熱器技術、高速空氣軸承技術、高速永磁發電技術、清潔超低排放技術、高度集成的數字電力轉換技術等核心技術于一體。

整臺機組只有一個運動部件，結構更加緊湊;機組采用空氣冷卻，無需潤滑油和冷卻液，幾乎無運行維護費用;另外，機組能夠適應多種燃料，排出的煙氣具有較高的余熱，可以回收利用，整臺模塊化設計，便于自由組合使用。從Capstone的燃氣輪機的例子中我們可以感受到燃氣輪機在分布式供能系統中的性能優勢。

排放低、綜合效率高

微小型燃氣輪機作為21世紀的新興技術蓬勃發展。目前，市場上生產和銷售的微型燃氣輪機主要廠商有Capstone、AlliedSignal(現已被Honeywell并購)、Turbec(現已被Ansaldo并購)、IngersollRand(現已被Flex Energy收購)、Elliott、Solar、GE、Siemens等公司。這些公司的產品普遍具有較高的循環效率和極低的污染物排放，其尾氣中的NOX含量一般在9~30ppm，遠低于柴油機。

這使得微小型燃氣輪機應用在環境要求高的區域有非常高的競爭力。燃氣輪機供能系統通過對熱能的梯級利用可以實現對應用項目的冷熱電聯供，其系統整體效率也是非常高的，這就是為什么越來越多的醫院、機場等設施開始布置燃氣輪機分布式供能系統的一個原因。

布置靈活

微小型燃氣輪機系統普遍具有功率密度大，相對同功率柴油機組體積小、重量輕的特點，再加上燃氣輪機良好的燃料多樣性，布置起來非常靈活。在一些天然氣資源豐富的地區(如油氣田)可以就近采用，甚至生物質氣等也可以在稍加處理就進行使用。

我國曾在北京奧運會、上海世博會、神七發射、國家兩會等任務裝備移動式燃氣輪機發電機組，該機組功率為1.6MW集成在一個集裝箱中，可由一輛普通貨車運載移動。通過這一套機組可提供通信領域應急發電、海上平臺發電、分布式供能等服務。

環境適應性好

柴油機在寒冷的冬季啟動需要進行熱機，以使它達到正常工作狀態，如果在極寒地區，熱機的時間就會非常長，甚至設備本身無法啟動工作。而燃氣輪機的工作特性使得它可以在一分鐘內達到最大功率;在高海拔地區，Pa(大氣壓力)和ta(大氣溫度)均低，前者使P(功率)下降，后者則使P下降的程度變小，且使η(效率)提高。而活塞式內燃機在高海拔地區P下降嚴重。因此，燃氣輪機機組更適用于高海拔地區，可以應用在很多邊遠和環境惡劣地區，為這些地區的能源供應提供保障。

先進燃氣輪機穩定性好

傳統的活塞式柴油機具有多個氣缸，除曲軸外還有連桿、活塞、排氣機構等很多運動件，系統復雜度高，一個零件出現問題都會對整個系統的運行造成影響。

而上例中Capstone公司的燃氣輪機，整臺機組只有一個運動部件，結構緊湊，故障率低;機組采用空氣冷卻，無需潤滑油和冷卻液，幾乎無運行維護費用。這樣優異的穩定性和宜維護性大大降低了客戶的后期使用成本，提高了整個供能系統的可靠性。

NavigantResearch發布的研究報告顯示，2015年全球分布式供能新增裝機容量約為136.4GW。預計到2024年，全球新增分布式供能裝機容量有望突破530.7GW。而在中國，燃氣輪機的優勢在逐漸體現，國家和地方政府也加大對燃氣輪機發電的補貼和支持。作為分布式供能的一個重要能源供應方式，微小型燃氣輪機因其特有的性能優勢，必將在分布式供能這一快速發展的領域得到發展和應用。