分布式能源与燃气轮机选型-北极星火力发电网

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1 引言分布式能源系统(DES，Distributed Energy System)是一种新型的能源系统，它一般建于用户附近，减少了输配系统投资和能量损失，是更高效、更可靠和更加环保的能源系统。当今的分布式能源系统主要是指用液体或气体燃料的内燃机、微型或小型燃气轮机和其他小型动力装置，如燃料电池等为核心组成的总能系统。

分布式冷热电联供系统（DES/CCHP），即“第二代能源系统”，集燃气轮机、燃气内燃机、蒸汽轮机、吸收式冷热水机、压缩式冷热水机、热泵、吸收式除湿机和能源综合控制体系等高新技术和设备为一体，对输入能量及内部能流根据热能品味进行综合梯级利用，来达到更高能源利用率，减少二氧化碳及有害气体排放。

2 燃气轮机选型

2.1机组选型原则

（1）按照“以热定电”的原则，根据冷、热负荷选择合适的装机方案，以取得较好的综合效益。

（2）应综合考虑供热（冷）安全可靠，机组调节灵活，技术上经济上先进合理。

（3）应考虑天然气价格较贵的特点，尽可能选用高效率、起动快的机组，以充分利用能源，降低供热（冷）供电价格。

（4）冷、热负荷具有不确定性，机组选型应能适应一定冷、热负荷变化的能力。

（5）选择先进、成熟的标准系列产品，努力提高设备的国产化率。

（6）具有较佳的技术优势和价格优势。

2.2 燃气轮机主要供应商简介

目前，世界上能设计和生产工业重型燃气轮机的主导厂家有：美国GE公司、德国Siemens公司、法国Alstom公司、日本Mitsubishi公司和日本HITACHI公司。另外还有一些设计和生产轻型燃气轮机的厂家，如美国P&W公司、美国Solar Turbines公司等。

2.3.1 美国GE公司

美国GE公司是一家多元化公司，产品和服务范围广阔，从飞机发动机、发电设备、金融服务、水处理到医疗成像机媒体。GE公司是世界上最大的燃气轮机生产厂家，它占有全世界70%的燃气轮机市场，在设计经验、价格和性能方面有很强的竞争力。LM2500+G4 型和LM6000PF型均为航改型燃气轮机，燃气轮机发电功率分别可以达到30MW和40MW左右，单循环热效率均高达40%左右，分别采用环形燃烧室和双燃料干式低排（DLE）放燃烧技术，NOx排放量分别为25ppm和15ppm，启停时间较短，可靠性高，但进气压力较高。

2.3.2 日立公司

日立集团是一家知名的跨国综合电气企业，事业领域涉及电力及产业系统、信息通信系统、电子设备、数字媒体及家用电气、高性能材料、物流及服务、金融服务等领域。日立集团在能源领域涉及火力发电系统、水力发电系统、风力发电系统、太阳能发电系统、核电系统以及SCR脱销系统和电站控制系统等多领域。日立公司的燃气轮机生产始于1966年，H25/H15燃气轮机于1988年首台开始商业运行。

2.3.3 普惠公司

美国联合技术公司是美国百强公司中2009年排名第40位的集团公司，年销售额590亿美元。旗下拥有普拉特˙惠特尼发动机公司（普惠公司），奥梯斯电梯，开利空调，西科斯基直升机等著名品牌。普惠公司是世界上三大航空发动机制造商之一，而普惠动力系统公司（Pratt & Whitney Power Systems, PWPS）是普惠公司的地面动力系统分部，生产500kW－60MW的系列工业燃气轮机，从60年代初开始生产工业燃气轮机，至今已经生产各类工业燃气轮机几千台套，是世界上轻型工业燃气轮机的主要生产厂家之一。

FT8轻型工业燃气轮机是普惠动力系统公司的主要产品，单台ISO功率30MW。FT8燃气轮机的核心机来自普惠已经销售了14000多台并累积运行1亿多小时的JT8D商用发动机。FT8燃气轮机具有较高的效率、安装简便、占地小、启动快速、部分负荷性能好和运行灵活等特点，广泛用于发电（简单循环和联合循环）、热电联供和机械驱动。目前在世界上已经有400多台FT8机组在运行，累计运行超过300万小时。

2.3.4 西门子公司

总部位于柏林和慕尼黑的西门子公司是世界上最大的电子和电气工程公司之一，主要业务集中在工业、能源和医疗领域。西门子能源是为整个能源转换链提供全面解决方案的世界领先供应商，也为工业（特别是石油和天然气行业）用户提供全面系统的解决方案。西门子在能源业务领域上表现突出，下属的六个业务集团均在市场中处于领先位置。火力发电集团为化石燃料发电提供高效的产品和解决方案，产品范围涵盖燃气轮机、蒸汽轮机、发电机以及“交钥匙”电厂。可再生能源集团主要为风能和太阳能市场提供产品和解决方案。石油与天然气集团为客户提供用于石油天然气开采、运输和加工的系列产品与解决方案。能源服务集团为整座电厂和旋转设备（如燃气轮机、蒸汽轮机、发电机和压缩机等）提供综合性服务，其中

包括运营、维护和现代化服务。输电集团是

高压领域的领先产品与解决方案供应商，是高压直流系统领域的技术领军者。配电集团通过智能网络系统提高了能源系统的效率。该集团提供创新的中压设备和系统、能源自动化高效解决方案以及电力系统和网络的服务。SGT-600型燃气轮机发电功率达24MW，单循环效率达33.3%，排气温度较高，适合热电联产及联合循环应用。

2.3.5 索拉公司

索拉透平国际有限公司是卡特彼勒公司的独资公司。索拉是世界领先的工业用燃气轮机和涡轮机成套设备制造企业，其产品功率范围为1,000至22,000kW。索拉透平公司的产品还包括天然气压缩机、燃气轮机发电机和压缩机组以及燃气轮机机械驱动装置。目前,索拉在中国安装了超过176台机组,这些机组被中海油、中国石油以及中石化广泛地用在油田电站和天然气管线增压站上。

2.4主要燃气轮机型号单循环性能比较

考虑到分布式能源项目的特点，容量小，靠近冷热用户，输送距离短；相配套的燃气轮机出力较小，本文选取5家公司具有代表意义的燃机型号进行比选，详见表1。

从表1可以看出：

（1）航改型的燃气轮机比工业重型燃气轮机压比大，入口天然气压力高，会增加厂用电率。

（2）航改型的燃气轮机在ISO工况单循环的热耗比工业重型燃气轮机低；效率比工业重型机高。

（3）燃气轮机排气能量，航改型燃气轮机比工业重型燃气轮机小。即航改型燃气轮机比工业重型燃气轮机余热利用的潜力小。

2.5航改型燃气轮机和工业重型燃气轮机的比较

为了减少篇幅，便于阐述，本文选取GE公司的航改型燃机LM2500+G4与日立公司的工业重型燃机H25进行比较。

2.5.1燃气轮机入口的天然气压力

在燃气轮机选型时要注意设备要求的天然气进气压力。天然气的进气压力应尽可能在天然气管网能提供的压力范围内，以减少投资和厂用电的消耗。

由于GE公司的LM2500+G4的进气压力为3.8MPa，日立的H25进气压力为2.2~2.5MPa。对于同样的天然气管网压力，有可能出现采用日立的H25燃气轮机可以不设置增压站，而采用GE公司的LM2500+G4则必须设增压机。增压机会带来额外的厂用电消耗，以及场地布置上需采取相应的防爆措施，所以在选择航改型燃机时需要注意这方面因素的影响。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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