微小型燃機在分布式供能的應用優(yōu)勢

　　燃氣輪機技術(shù)門檻高、研制周期長、經(jīng)費投入大、產(chǎn)品附加值高、產(chǎn)業(yè)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(yè)驅(qū)動等領(lǐng)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(shù)水平與作戰(zhàn)能力和降低PM2.5、NOX及SO2等污染物的排放具有重要意義。

　　微小型燃氣輪機在分布式供能上的應用

　　分布式供能系統(tǒng)通過靠近用戶的能源利用設(shè)施，為終端用戶提供靈活、節(jié)能型的綜合能源服務，具有節(jié)能環(huán)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(huán)節(jié)損耗，降低對環(huán)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(tǒng)的核心動力是指燃氣輪機、燃氣內(nèi)燃機、太陽能、風能、斯特林外燃機、余熱制冷機組等設(shè)備，微小型燃氣輪機作為其中重要的一種供能設(shè)備有著許多優(yōu)勢。

　　以引領(lǐng)超低排放微型燃氣輪機生產(chǎn)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(fā)動機技術(shù)開發(fā)出來的、應用在地面固定式發(fā)電的一種微型燃氣輪機發(fā)電機組。作為最早研發(fā)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(fā)動機技術(shù)、高效軍用回熱器技術(shù)、高速空氣軸承技術(shù)、高速永磁發(fā)電技術(shù)、清潔超低排放技術(shù)、高度集成的數(shù)字電力轉(zhuǎn)換技術(shù)等核心技術(shù)于一體。

　　整臺機組只有一個運動部件，結(jié)構(gòu)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(shè)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(tǒng)中的性能優(yōu)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(shù)蓬勃發(fā)展。目前，市場上生產(chǎn)和銷售的微型燃氣輪機主要廠商有Capstone、AlliedSignal（現(xiàn)已被Honeywell并購）、Turbec（現(xiàn)已被Ansaldo并購）、IngersollRand（現(xiàn)已被Flex Energy收購）、Elliott、Solar、GE、Siemens等公司。這些公司的產(chǎn)品普遍具有較高的循環(huán)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(huán)境要求高的區(qū)域有非常高的競爭力。燃氣輪機供能系統(tǒng)通過對熱能的梯級利用可以實現(xiàn)對應用項目的冷熱電聯(lián)供，其系統(tǒng)整體效率也是非常高的，這就是為什么越來越多的醫(yī)院、機場等設(shè)施開始布置燃氣輪機分布式供能系統(tǒng)的一個原因。

　　布置靈活

　　微小型燃氣輪機系統(tǒng)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(qū)（如油氣田）可以就近采用，甚至生物質(zhì)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(fā)射、國家兩會等任務裝備移動式燃氣輪機發(fā)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(lǐng)域應急發(fā)電、海上平臺發(fā)電、分布式供能等服務。

　　環(huán)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(tài)，如果在極寒地區(qū)，熱機的時間就會非常長，甚至設(shè)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(nèi)達到最大功率;在高海拔地區(qū)，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(nèi)燃機在高海拔地區(qū)P下降嚴重。因此，燃氣輪機機組更適用于高海拔地區(qū)，可以應用在很多邊遠和環(huán)境惡劣地區(qū)，為這些地區(qū)的能源供應提供保障。

　　先進燃氣輪機穩(wěn)定性好

　　傳統(tǒng)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(gòu)等很多運動件，系統(tǒng)復雜度高，一個零件出現(xiàn)問題都會對整個系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(yōu)異的穩(wěn)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(tǒng)的可靠性。

　　NavigantResearch發(fā)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(yōu)勢在逐漸體現(xiàn)，國家和地方政府也加大對燃氣輪機發(fā)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(yōu)勢，必將在分布式供能這一快速發(fā)展的領(lǐng)域得到發(fā)展和應用。