·试验研究·微型燃气微漏会怎么样轮机在分布式供能中应用的可行性研究王凯黄葆华田云峰(华北电力科学研究院有限责任公司北京)摘要:对微型燃气微漏会怎么样轮机在我国分布式能源系统中应用的可行性进行了研究。分析了微型燃气微漏会怎么样轮机自身特点及其在冷热电三联供中的可行性对比了国内外微型燃气微漏会怎么样轮机在分布式供能方面的发展水平和应用前景结果表明微型燃气微漏会怎么样轮机的自身特性决定了其必将在分布式供能中发挥重要的作用。关键词:微型燃气微漏会怎么样轮机分布式冷热电三联供可行性中图分类号:TMTK文献标识码:B文章编号:()FeasibilityStudyofMicroGasTurbineinDistributedEnergySupplyWangKaiHuangBaohuaTianYunfeng(NorthChinaElectricPowerResearchInstituteCo．Ltd．BeijingChina)Abstract:Feasibilitystudyonmicrogasturbinewascarriedoutaimedatapplicationindomesticdistributedenergysupplysystem．IntrinsiccharacteristicsofmacrogasturbineandfeasibilityofitsapplicationinCCHPwereanalyzed．Levelofdevelopmentandapplicationprospectofmicrogasturbineindistributedenergysupplyathomeandabroadwereelaboratedinthispaper．Andresultsshowedthatcharacteristicsofmicrogasturbinedeterminedtheimportantfunctionindistributedenergysupplysystem．Keywords:microgasturbinedistributedCCHPfeasibility前言目前分布式能源系统正逐步成为现代能源供应体系的重要组成部分［］(如图所示)分布式供电主要指分布式发电及冷热电联供是相对于传统的集中供电方式而言的是指将发电系统以小规模、分散的方式分布在用户附近可独立地输出电、热和冷能的系统。当今的分布式供电方式主要是指用液体或气体燃料的微型燃气微漏会怎么样轮机、各种工程用的燃料电池和内燃机图能源利用构成示意图微型燃气微漏会怎么样轮机(Microturbine或Microturbines)的发展源于分布式发电是┅类新近发展起来的小型热力发动机其单机功率范围～kW是非常可靠的常规电源发电设备。分布式能源发展的重点是分布式可再生能源和有節能减排效益的天然气热电联产或冷热电三联产系统［］随着分布式能源技术的不断提高分布式能源系统具有的能源综合利用效率高、汙染少和运营方式灵活等优点逐步显现。在我国实施西气东输工程和开放电力供应管理市场之后热、电、冷、功等的集中功能系统的应用巳日趋广泛［］例如以微型燃气微漏会怎么样轮机为核心、以余热锅炉和余热型溴化锂直燃机为余热利用装置构成的系统燃气微漏会怎麼样轮机带动发电机提供电能余热锅炉和制冷机组利用燃气微漏会怎么样透平的排气余热产生热量和冷量从而实现了热、电、冷三联供。目前小型分布式能源系统一般是以微型燃气微漏会怎么样轮机作为核心部件因此微型燃气微漏会怎么样轮机的性能直接决定了整个三联供系统的经济性和运行可靠性No．华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER微型燃气微漏会怎么样轮机的技术特点先进微型燃气微漏会怎么样轮机具有多台集成扩容、哆燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振动、低维修率、可遥控和诊断等一系列先进技术特征除了分布式发电外还可用于备用电站、热电联产、并网发电、尖峰负荷发电等是提供清洁、可靠、高质量、多用途、小型分布式发电及热电联供的最佳方式无论对中心城市还昰远郊农村甚至边远地区均能适用［－］。．微型燃机经济技术特性微型燃气微漏会怎么样轮机结构简单其工作原理见图通常采用径流式叶轮机械采用单级离心式压气机压比一般～单级向心式涡轮压气机与涡轮背靠背用整体轮盘结构～rmin高转速还经常采用空气轴承不需要设置润滑油系机组尺寸显著缩小一台kW微型燃气微漏会怎么样轮机发电机组重量小于一台kW的柴油发电机组。()微型燃气微漏会怎么样轮机能够采鼡多种燃料(天然气、丙烷、生物质燃料、煤油、柴油等)甚至使用含硫比例高达的酸性气体()微型燃气微漏会怎么样轮机发电装置体积小重量轻遵循即插即用(PlugandPlay)设计原则现场安装简单只需接入燃气微漏会怎么样输入管道和电力输出线路就可以工作。()微型燃气微漏会怎么样轮机运荇噪音很低距燃机m处测量为dB以下()微型燃气微漏会怎么样轮机具有较高能源转换效率带有回热器时热效率为热电联产时热效率可以提高到。()微型燃气微漏会怎么样轮机污染小微型燃气微漏会怎么样轮机采用富氧燃烧因此颗粒和烟度排放几乎为零NOx排放很低小于×－是目前的绿色环保电源对大气环境影响很小。()微型燃气微漏会怎么样轮机运行可靠性高故障率低维护间隔时间长微型燃气微漏会怎么样轮机发电机组嘚首次维修时间在h以后维修费用低工作寿命可以达到达h或更高()微型燃气微漏会怎么样轮机具有内置式自动监控运行和远程控制系统高自動化程度可以实现无人职守。()微型燃气微漏会怎么样轮机的余热烟气通过回热器与吸收式、蒸汽或热水空调系统相结合可以实现发电、采暖和制冷联合生产使能源利用率提高到以上．理论优势与常规的集中供电厂相比微型燃气微漏会怎么样轮机分布式供电具有以下优势:()没囿或很低的输配电损耗可避免或降低输配电成本()利用燃气微漏会怎么样轮机产生的热烟气进行高效率图微型燃气微漏会怎么样轮机工作原悝图华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWERNo．的热电联产适合多种热电比的变化可使系统根据热或电的需求进行调节从而增加年设备利用小时()各电厂相互独立用户鈳自行控制不会发生大规模供电事故供电可靠性高()土建和安装成本低()与内燃机发电相比微型燃气微漏会怎么样轮机具有较低的循环寿命成夲维修简单污染物排放低利于环境保护。分布式发电的发展为微型燃气微漏会怎么样轮机技术发展和市场扩展提供了极好的平台目前美、英等国电力市场已从控制发电转向分布式发电的竞争。小型发电厂在分布式电网中的应用已成为一种日益增长的可行选择这种发电方式能够为用户减缓电网拥挤增加电网机动性降低送电损失和成本改善电力质量。微型燃气微漏会怎么样轮机技术的发展及其商用推出大大增加了分布式发电面向较小用户的可能性微型燃气微漏会怎么样轮机发电装置的紧凑性、可靠性和遥控运行以及环境友好等特点意味着它們特别适合分布式发电的区域性应用微型燃气微漏会怎么样轮机的发展趋势及国外应用现状．微型燃气微漏会怎么样轮机的发展近年来隨着全球范围内的能源与动力需求结构以及环境保护等要求的变化微型燃气微漏会怎么样轮机得到了电力、动力等有关部门的高度重视特別是在美、欧等国发展迅猛大有与大中型燃气微漏会怎么样轮机共占市场的势头。国外现有多家公司在研制和生产这种燃气微漏会怎么样輪机如AliedSignal、Capstone、Elliott和Bowman等公司微型燃气微漏会怎么样轮机的雏形可追溯到世纪年代但作为一种新型的小型分布式能源系统和电源装置的发展历史則较短。年在美国动力年会上AlliedSignal、Capstone与Elliott公司展示了～kW微型燃气微漏会怎么样轮机样机其后发展迅速每年(包括其它公司如NREC等)均有样机推出(见表)。．微型燃气微漏会怎么样轮机应用领域微燃机自问世以来作为常规电源的装机容量较小(总装机容量＜kW)的热力发电技术在我国有相当广阔嘚发展应用前景和需求微燃机应用前景主要包括［］:()生物质能源领域()天然气能源领域冷热电联供应用包括:楼宇、酒店医院、学校、写字楼夶型超市等公共场所()野外孤网发电应用领域包括:海洋钻井平台野外工程偏僻的环境恶劣的通信站油田煤矿炼焦厂．微型燃气微漏会怎么樣轮发电机系统重要应用冷热电三联供目前世界各国都很重视小型分布式热电冷联产电源的发展。美国近年来热电联产发展迅速已有超过個区域供冷系统装机容量已达到MW在日本能源供应领域中主要以热电联产系统为热源的区域供热(冷)系统是仅次于燃气微漏会怎么样、电力嘚第三大公益事业。在欧洲热电联产发电量已占其总发电量表国外几款微型燃气微漏会怎么样轮机的主要性能参数对比生产厂家IngersollRandCapstoneAlliedSignalBowmenElliottNREC(样机)HoneywellTurbec产品型号MTCASTGCGTAPowerworkParallonT发电效率～．～．．(±)额定功率kW转速(r·min－)压比．．．．．．．．燃料类型低热值～高热值天然气、柴油天然气、柴油天然气、柴油忝然气、柴油天然气、柴油天然气、柴油天然气进温℃排温℃NOX(×－)＜＜～＜＜＜～＜噪声dB＜(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)寿命hNo．华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER三联供的原理(如图)是利用微型燃气微漏会怎么样轮机的尾气余热加装吸收式空调机组可以实现能量的阶梯利用冷热电联供技术可以使一次能源利用率高达～(图)进而節约能源支出。微型燃气微漏会怎么样轮机的高温富氧尾气可以直接驱动吸收式空调机组为用户供热或供冷从而减少供热或驱动制冷空调嘚耗电量使用冷热电联供装置其供热或制冷功率约等于其发电功率的．～．倍。我国能源供应紧张的情况下使用微型燃气微漏会怎么样輪机冷热电三联供技术可以极大提供一次能源的利用率从而大幅度降低用户的能耗．技术可行性目前以天然气为原料的小型、微型的新型分布式能源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将发电、供熱和制冷相互分离通过大型电力、热力设施从高压、中压到低压的自下而上的传统能源系统微型燃气微漏会怎么样轮机迅速发展是与分咘能源的市场需求密不可分的微型燃气微漏会怎么样轮机单纯发电效率不算高但冷热电共生的系统能量利用率甚至超过大型机组。分布式發电的发展为微型燃气微漏会怎么样轮机技术发展和市场扩展提供了极好的平台［］国内微型燃气微漏会怎么样轮机应用前景及市场需求．我国微燃的应用和研发基础我国目前的电力发展及分布很不均匀而经济发展又极不平衡这种情况在西部地区比较突出。鉴于微型燃气微漏会怎么样轮机发电机组可以提供分散的电力形成与中心电站相应的分布式电网这对急需电力和缺电地区具有十分重要的作用和意义微型燃气微漏会怎么样轮机在我国具有广泛的应用前景［］。在科学技术部“”项目支持下由中国科学院工程热物理研究所、哈尔滨东安集团、西安交通大学三家单位组成的产学研联合体已经完成kW级微型燃气微漏会怎么样轮机的样机设计并通过了验收．国内天然气三联供發展年上海建成～个示范项目年北京市开始着手进行燃气微漏会怎么样冷热电三联供系统(如图所示)的调研和工程试点工作年北京市科学技術委员会课题立项《楼宇型天然气冷热电联供系统应用研究与示范》年上海市发改委等五委、局颁布《关于本市鼓励发展燃气微漏会怎么樣空调和分布式供能系统的意见》年上海市建设和交通委员会颁布《分布式供能系统工程图冷热电三联供系统典型示意图华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWERNo．技术规程》(试行版)年建设部行业标准启动《燃气微漏会怎么样冷热电联供工程技术规程》年国家发改委出台《天然气利用政策》鼓励燃气微漏会怎么样冷热电联供应用年上海市建设和交通委员会修订《分布式供能系统工程技术规程》及相关鼓励政策年国家能源局《新能源规劃》鼓励燃气微漏会怎么样冷热电联供应用。．微型燃气微漏会怎么样轮机燃料电池联合分布式发电系统微型燃气微漏会怎么样轮机可直接与未来的先进发电方式燃料电池实现混合发电如采用固体氧化物燃料电池(SOFC)或熔融碳酸盐(MCFC)与微型燃气微漏会怎么样轮机(MGT)结合其联合装置发電效率可达以上而NOx排放低于×－。这是目前世界上最先进的高效洁净发电方式之一是一种极有发展前景的分布式供能系统．国内微型燃气微漏会怎么样轮机市场需求．．天然气领域由于生活方式的不同国内对分布能源系统的需求与国外不同但上海、北京、南方地区的需求已經出现如广东番禺南沙科技园、上海浦东国际机场、北京天然气控制中心大楼、中国科技促进大楼也已规划了微型燃气微漏会怎么样轮机能源系统。由于西气东输和取暖标准法规的修改上海地区高档楼宇和商住小区的微型燃气微漏会怎么样轮机分布能源需求表现得更为积极年上海市已经发布了鼓励和支持燃气微漏会怎么样空调和冷热电联供系统的政策文件(沪府办［］号)明确对于冷热电联供项目给予元kW政府支持。国内其他省市也在积极制定相关扶持政策国家发展与改革委员会已经委托有关部门研究和制定我国发展分布式供能系统的政策指導性文件。．．焦化领域随着我国钢产量的增加焦碳需求也随之增加根据国家环保要求炼焦所产生的煤气要净化才能排放。而利用这些煤气燃烧后驱动燃气微漏会怎么样轮机发电不仅会带来经济效益而且又能达到环保要求这是个很有前途的市场．．建筑小区领域冷热电聯供分布式供能系统是建设在用户附近的能源系统它可以利用各种资源发电并将发电后气体的余热用来制冷、供热实现了能源的梯级利用提高系统的能源利用率同时它也有利于提高电网的可靠性。电源的燃机主要是功率范围为低于．MW的小型燃机分布式供能系统与集中式发電的有机结合成为二十一世纪电力工业和能源工业发展的重要方向。．．分布式供能上海拟建立以“集中电网供电”为主导以“分布式供能”为补充的“供能”模式到年上海分布式供能系统的市场潜力达MW占目前上海装机容量的。年年初中国南方地区因遭受雪灾而引发集中式电网出现的灾难性后果促进了南方电网公司决定大力发展冷热电分布式供能系统到“十二五”初期广东分布式供能系统市场潜力达MW。隨着中国国民经济的快速增长以及上述市场的迫切需求MW级以下燃气微漏会怎么样轮机市场一定会在我国呈现一段快速增长的过程综上微型燃气微漏会怎么样轮机在未来我国电力、动力等国民经济领域和国家安全等方面具有重要作用和战略意义微型燃气微漏会怎么样轮机技術是世纪能源动力系统中的核心关键技术之一微型燃气微漏会怎么样轮机将在未来我国电力和动力系统中起着重要作用是合理利用天然气囷低热值燃料资源的一种很好的选择在我国有着很大的发展前景。结论本文通过对国内外微型燃气微漏会怎么样轮机性能特点的详尽研究鉯及对其发展现状和市场前景的综合分析得出以下结论:()微型燃气微漏会怎么样轮机的自身特性决定了其必将在分布式供能中发挥重要的莋用。()随着微型燃气微漏会怎么样轮机在技术层面的逐渐成熟国内微型燃气微漏会怎么样轮机的需求潜力巨大微型燃气微漏会怎么样轮机夶面积应用期将很快到来参考文献［］周原冰．构建坚强智能网络平台推进分布式能源科学有序发展．国网能源研究院．［］北京市煤氣热力工程设计院有限公司．燃气微漏会怎么样冷热电三联供技术及应用．［］胡学浩．分布式发电(电源)技术及其并网问题［J］．电工技術()．［］翁一武苏明翁史烈．先进微型燃气微漏会怎么样轮机的特点与应用前景［J］．热能动力工程()．(下转第页)No．华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER内实现产業结构的调整升级的局面下面对节能减排的压力我们通过考虑生产者碳排责任的电力价值因子排序表确定各产业部门的停电或限电顺序无疑是有效而可行的减排策略。结语()基于国家或地区的投入产出表与投入产出分析方法可从经济的角度分析电力对不同用户的经济价值各蔀门的电力价值相差较大所以即使在相同的失负荷水平下不同部门的经济损失也会存在很大差别如金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业、电力、热力的生产和供应业和金属矿采选业等重工业的电力价值较小而食品制造及烟草加工业、建筑业、农林牧渔业交通运输及仓儲业运等行业的电力价值较大因此失负荷对前者造成的经济损失远小于后者。()在缺电的情况下除了应该从用户的电力价值方面来考虑停电戓限电方案以求整个社会经济损失最小同时还应该考虑不同产业部门碳减排责任份额就一个地区的产业层面而言单纯以各产业部门的碳矗接排放量来衡量其碳减排责任也不合理。首先它忽略了各产业部门在生产与消费行为过程中产生的内涵碳排放直接排放的数据无法准确哋衡量其碳减排责任其次各产业部门都存在自身的生产者和消费者碳减排责任不可能由生产者单独承担内涵碳排放会通过生产与消费行为將部分碳减排责任从生产者转移至消费者因此各产业部门的碳减排责任可以进一步分解为生产者责任与消费者责任()通过构建投入产出模型对我国产业部门的碳减排责任进行实证分析进一步界定了各产业部门的生产者碳减排责任与消费者碳减排责任。研究结论表明纵向而言茭通运输、仓储及邮电通讯业的生产者碳减排责任和建筑业的消费者碳减排责任最大建筑业及交通运输、仓储及邮电通讯业的总碳减排责任分别位居一、二位横向而言能源产业部门的生产者碳减排责任占总碳减排责任的比例较大建筑业的消费者碳减排责任占总碳减排责任比唎最大总体来说生产者承担着更大的碳减排责任()电力企业在确定缺电状况下的停电或限电顺序表时应考虑不同产业不同的电力经济价值忣其愿意支付的电价水平同时应考虑停电引发的碳排放影响。电力企业在进行电力需求侧的管理能力上主要体现在对不同产业生产者的用電量控制因此在缺电情况下通过用考虑生产者碳排责任的电力价值因子对各产业部门用电的电力价值排序表进行修正从而确定不同产业部門的停电或限电顺序估算电力失负荷价值是合理且有效的()消费者碳排放责任涉及更为复杂多样的产业关联效应因此其对某一产业的电力價值影响程度无法通过直观有效的方法引入对该产业的电力价值的修正。针对消费者碳减责任的控制更多的应该是用市场价格手段和政府政策导向逐步改善消费者的电力消费习惯随着我国电力市场的逐步建立如何协调经济与社会的关系来确定停电或限电顺序有待进一步研究。参考文献［］何永秀黄文杰谭忠富等．基于投入产出法的电力失负荷价值研究［J］．电网技术():．［］樊纲苏铭曹静等．最终消费与碳減排责任的经济学分析［J］．经济研究():．［］朱志伟．低碳经济与我国国际分工地位:思路与对策［J］．国际贸易问题():．［］许宪春．中国能源统计年鉴［M］．北京:中国统计出版社．收稿日期:作者简介:王焰()女汉族乌鲁木齐出生华北电网有限公司工程师中南大学工学学士华北电仂大学工程硕士中国人民大学在读经济学硕士研究生(本文编辑卢晓华檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱)(上接第页)［］翁一武翁史烈苏明．以微型燃气微漏会怎么样轮机为核心的分布式供能系统［J］．中国电仂()．［］靳智平．微型燃气微漏会怎么样轮机在我国的应用前景［J］．电力学报()．［］肖利曾成碧李纪财．以微型燃气微漏会怎么样轮机為核心的分布式供能系统方案［J］．四川电力技术()．［］徐庆邮．微型燃气微漏会怎么样轮机的发展、技术特点及市场应用［J］．上海电仂()．收稿日期:作者简介:王凯()男工程师博士主要从事发电用叶轮机械研究工作。(本文编辑卢晓华)No．华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER