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微小型燃机在分布式供能的应用优势

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微小型燃机在分布式供能的应用优势

发布日期:2019-02-20 作者:无锡优航动力科技有限公司 点击:

燃气轮机技术门槛高、研制周期长、经费投入大、产品附加值高、产业链长,是衡量一个科技水平的重要标志之一。


微小型燃气轮机与重型燃气轮机相比,应用面更广、需求量更大,在军用电源、直升机动力、车船动力、分布式供能及工业驱动等领域均有着广阔的市场前景,对大幅度提升我军武器装备技术水平与作战能力和降低PM2.5、NOX及SO2等污染物的排放具有重要意义。


微小型燃气轮机在分布式供能上的应用

分布式供能系统通过靠近用户的能源利用设施,为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务,具有节能环保、能够梯级利用或可再生能源综合利用等特点,可有效减少中间环节损耗,降低对环境的负面影响,对于能源安全也具有重要意义。


分布式供能系统的核心动力是指燃气轮机、燃气内燃机、太阳能、风能、斯特林外燃机、余热制冷机组等设备,微小型燃气轮机作为其中重要的一种供能设备有着许多优势。


以引领超低排放微型燃气轮机生产的知名厂家———Capstone公司为例,Capstone公司成立于1988年,占有世界微型燃气轮机市场超过80%以上的份额。Capstone微型燃气轮机是基于航空发动机技术开发出来的、应用在地面固定式发电的一种微型燃气轮机发电机组。作为早研发也是目前成功的微型燃气轮机,Capstone微型燃气轮机集航空涡轮发动机技术、军用回热器技术、高速空气轴承技术、高速永磁发电技术、清洁超低排放技术、高度集成的数字电力转换技术等核心技术于一体。


整台机组只有一个运动部件,结构更加紧凑;机组采用空气冷却,无需润滑油和冷却液,几乎无运行维护费用;另外,机组能够适应多种燃料,排出的烟气具有较高的余热,可以回收利用,整台模块化设计,便于自由组合使用。从Capstone的燃气轮机的例子中我们可以感受到燃气轮机在分布式供能系统中的性能优势。


排放低、综合效率高

微小型燃气轮机作为21世纪的新兴技术蓬勃发展。目前,市场上生产和销售的微型燃气轮机主要厂商有Capstone、AlliedSignal(现已被Honeywell并购)、Turbec(现已被Ansaldo并购)、IngersollRand(现已被Flex Energy收购)、Elliott、Solar、GE、Siemens等公司。这些公司的产品普遍具有较高的循环效率和极低的污染物排放,其尾气中的NOX含量一般在9~30ppm,远低于柴油机。


这使得微小型燃气轮机应用在环境要求高的区域有非常高的竞争力。燃气轮机供能系统通过对热能的梯级利用可以实现对应用项目的冷热电联供,其系统整体效率也是非常高的,这就是为什么越来越多的医院、机场等设施开始布置燃气轮机分布式供能系统的一个原因。


布置灵活

微小型燃气轮机系统普遍具有功率密度大,相对同功率柴油机组体积小、重量轻的特点,再加上燃气轮机良好的燃料多样性,布置起来非常灵活。在一些天然气资源丰富的地区(如油气田)可以就近采用,甚至生物质气等也可以在稍加处理就进行使用。


我曾在北京奥运会、上海世博会、神七发射、两会等任务装备移动式燃气轮机发电机组,该机组功率为1.6MW集成在一个集装箱中,可由一辆普通货车运载移动。通过这一套机组可提供通信领域应急发电、海上平台发电、分布式供能等服务。


环境适应性好

柴油机在寒冷的冬季启动需要进行热机,以使它达到正常工作状态,如果在极寒地区,热机的时间就会非常长,甚至设备本身无法启动工作。而燃气轮机的工作特性使得它可以在一分钟内达到大功率;在高海拔地区,Pa(大气压力)和ta(大气温度)均低,前者使P(功率)下降,后者则使P下降的程度变小,且使η(效率)提高。而活塞式内燃机在高海拔地区P下降严重。因此,燃气轮机机组更适用于高海拔地区,可以应用在很多边远和环境恶劣地区,为这些地区的能源供应提供保障。


先进燃气轮机稳定性好

传统的活塞式柴油机具有多个气缸,除曲轴外还有连杆、活塞、排气机构等很多运动件,系统复杂度高,一个零件出现问题都会对整个系统的运行造成影响。


而上例中Capstone公司的燃气轮机,整台机组只有一个运动部件,结构紧凑,故障率低;机组采用空气冷却,无需润滑油和冷却液,几乎无运行维护费用。这样优异的稳定性和宜维护性大大降低了客户的后期使用成本,提高了整个供能系统的可靠性。


NavigantResearch发布的研究报告显示,2015年全球分布式供能新增装机容量约为136.4GW。预计到2024年,全球新增分布式供能装机容量有望突破530.7GW。而在,燃气轮机的优势在逐渐体现,和地方政府也加大对燃气轮机发电的补贴和支持。作为分布式供能的一个重要能源供应方式,微小型燃气轮机因其特有的性能优势,必将在分布式供能这一快速发展的领域得到发展和应用。

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