燃?xì)夥植际侥茉醇夹g(shù)介紹

2023年4月26日北京天然氣分布式能源技術(shù)介紹目錄一、分布式能源產(chǎn)業(yè)政策分布式能源是集中式發(fā)電重要補充，與大型電網(wǎng)相互支撐、互為補充。主力發(fā)電廠升壓變壓器配電站降壓站配電站配電站政府大樓工業(yè)商業(yè)住宅燃?xì)獍l(fā)電廠燃?xì)廨啓C燃?xì)馕⑷紮C光電燃機燃?xì)鈨?nèi)燃機儲能燃料電池燃?xì)廨啓C分布式電源燃?xì)夥植际侥茉炊x是指利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯(lián)供等方式實現(xiàn)能源的梯級利用，綜合能源利用效率在70%以上，并在負(fù)荷中心就近實現(xiàn)能源供給的現(xiàn)代能源供給方式，是天然氣高效利用的重要方式。優(yōu)點與傳統(tǒng)集中式供能方式相比，天然氣分布式能源具有:能效高:≥70%，超超臨界45%～48%；清潔環(huán)保:無SO2、粉塵、固體廢棄物排放，CO2只有煤電的60%；平安性好:就近生產(chǎn)就近使用耗水:只有煤電的1/3用地:只有煤電的30%～40%削峰填谷：降低天然氣以及電力調(diào)峰壓力《中國的能源政策〔２０１２〕》白皮書(國務(wù)院2023年10月)促進(jìn)清潔能源分布式利用。中國堅持“自用為主、充裕上網(wǎng)、因地制宜、有序推進(jìn)〞的原那么，積極開展分布式能源。在能源負(fù)荷中心，加快建設(shè)天然氣分布式能源系統(tǒng)。以城市、工業(yè)園區(qū)等能源消費中心為重點，大力推進(jìn)分布式可再生能源技術(shù)應(yīng)用。因地制宜在農(nóng)村、林區(qū)、海島推進(jìn)分布式可再生能源建設(shè)。制定分布式能源標(biāo)準(zhǔn)，完善分布式能源上網(wǎng)電價形成機制和政策，努力實現(xiàn)分布式發(fā)電直供及無歧視、無障礙接入電網(wǎng)。“十二五〞期間建設(shè)1000個左右天然氣分布式能源工程，以及10個左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域?！短烊粴饫谜摺?開展改革委令第15號2023年10月)第一類：優(yōu)先類。天然氣分布式能源工程〔綜合能源利用效率70%以上，包括與可再生能源的綜合利用〕《關(guān)于開展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源[2023]2196號2023年10月)主要任務(wù)：“十二五〞初期啟動一批天然氣分布式能源示范工程，“十二五〞期間建設(shè)1000個左右天然氣分布式能源工程，并擬建設(shè)10個左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域。未來5-10年內(nèi)在分布式能源裝備核心能力和產(chǎn)品研制應(yīng)用方面取得實質(zhì)性突破。初步形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的分布式能源裝備產(chǎn)業(yè)體系。目標(biāo)：2023年前完成天然氣分布式能源主要裝備研制。通過示范工程應(yīng)用，當(dāng)裝機規(guī)模到達(dá)500萬千瓦，解決分布式能源系統(tǒng)集成，裝備自主化率到達(dá)60%；當(dāng)裝機規(guī)模到達(dá)1000萬千瓦，根本解決中小型、微型燃?xì)廨啓C等核心裝備自主制造，裝備自主化率到達(dá)90%。到2023年，在全國規(guī)模以上城市推廣使用分布式能源系統(tǒng)，裝機規(guī)模到達(dá)5000萬千瓦，初步實現(xiàn)分布式能源裝備產(chǎn)業(yè)化?！短烊粴夥植际侥茉词痉豆こ虒嵤┘?xì)那么》《天然氣分布式能源領(lǐng)域鼓勵和引導(dǎo)民間投資開展實施細(xì)那么》〔國家發(fā)改委將公布〕突破分布式能源上網(wǎng)難等瓶頸問題。推動相關(guān)科技攻關(guān)和裝備制造業(yè)開展，提高國產(chǎn)化水平，降低天然氣分布式能源投資本錢。完善相關(guān)扶持政策，支持專業(yè)化公司效勞，為天然氣分布式能源開展創(chuàng)造更好條件。二、天然氣分布式能源開展現(xiàn)狀起步階段，投產(chǎn)工程主要集中上海、北京、廣州等少數(shù)大城市。長期以來，國內(nèi)分布式能源開展舉步維艱，鮮有特別成功的案例。并網(wǎng)困難，經(jīng)濟(jì)本錢高，不少已建天然氣分布式能源系統(tǒng)處于閑置狀態(tài)。工程前期開發(fā)多,實際實施少，華電在全國范圍內(nèi)建一些示范工程。天然氣分布式能源開展制約因素：資源：天然氣供給緊張，價格高；技術(shù)：系統(tǒng)集成及運行控制技術(shù)待提高；設(shè)備：中小型及微型燃機仍依賴進(jìn)口，價格貴。政策：《電力法》電力特許經(jīng)營經(jīng)濟(jì)性：未表達(dá)節(jié)能、減排價值，與煤電比無競爭力。設(shè)計用規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)國家能源局制定《分布式發(fā)電管理方法》〔征求意見〕；《燃?xì)饫錈犭娙?lián)供工程技術(shù)規(guī)程》CJJ145-20232023年3月1日實施。適用于發(fā)電機總?cè)萘啃∮诨虻扔?5MW的工程設(shè)計、施工、驗收和運行管理；電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《分布式供能站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》〔征求意見〕；《燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計規(guī)定》DLT5174-2003；四部委下達(dá)首批國家天然氣分布式能源示范工程(發(fā)改能源[2023]1571號)首批天然氣分布式能源示范工程清單序號項目名稱項目地址規(guī)模1華電集團(tuán)泰州醫(yī)藥城樓宇型分布式能源站工程江蘇4000kW2中海油天津研發(fā)產(chǎn)業(yè)基地分布式能源項目天津4358kW3北京燃?xì)庵袊涂萍紕?chuàng)新基地（A-29地塊）能源中心項目北京13312kW4華電集團(tuán)湖北武漢創(chuàng)意天地分布式能源站項目湖北19160kW燃機設(shè)備國產(chǎn)化現(xiàn)狀2023年8月，華電集團(tuán)與通用公司合資在上海成立了華電通用輕型燃機設(shè)備,2023年第一臺設(shè)備下線：從事15～50MW級航空改造燃?xì)廨啓C成套機組的設(shè)計、采購、生產(chǎn)、組裝、測試、分銷〔包括進(jìn)口和出口〕以及在客戶場所提供相關(guān)安裝、調(diào)試和維修的售后效勞和客戶培訓(xùn)。2023年1月，GE顏巴赫燃?xì)鈨?nèi)燃機組裝線在杭州投運。三、天然氣分布式能源系統(tǒng)及設(shè)備天然氣分布式能源的類型燃?xì)廨啓C＋余熱鍋爐＋蒸汽輪機＋蒸汽型溴冷機適合：以燃?xì)廨啓C—蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。特點：發(fā)電效率高，可供蒸汽。適用：區(qū)域型〔工業(yè)園區(qū)、商業(yè)區(qū)〕燃?xì)廨啓C＋煙氣型溴冷機適合：以燃?xì)廨啓C為發(fā)電機組的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)；特點：燃?xì)廨啓C排煙直接驅(qū)動煙氣型溴冷機運行，可減少設(shè)備配置，降低設(shè)備投資費用，提高系統(tǒng)能量綜合利用率。適用：樓宇型〔賓館、醫(yī)院、辦公樓〕燃?xì)夥植际侥茉粗饕O(shè)備

原動機

余熱鍋爐

汽輪機

制冷機

熱交換器

控制系統(tǒng)

能量管理系統(tǒng)原動機〔1〕重型燃?xì)廨啓C設(shè)計用于發(fā)電；主要由壓氣機、燃燒室和透平三局部構(gòu)成；一般為單軸設(shè)計?！?〕航改型燃?xì)廨啓C從航空發(fā)動機改型而來；可用于發(fā)電或工業(yè)驅(qū)動；同樣由壓氣機、燃燒室和透平三局部構(gòu)成；一般為雙軸或三軸設(shè)計，這樣其壓氣機或透平就分為低壓和高壓級。原動機〔3〕微型燃?xì)廨啓C同樣由壓氣機、燃燒室和透平三局部構(gòu)成，但結(jié)構(gòu)更簡單；通常帶回?zé)崞?，利用尾部煙氣加熱入口空氣，提高機組效率；采用空氣軸承等技術(shù)，不需要潤滑油?！?〕燃?xì)鈨?nèi)燃機和汽車發(fā)動機原理類似；多缸布局；利用汽缸帶動活塞、連桿和飛輪，往復(fù)結(jié)構(gòu)。按轉(zhuǎn)速分為高速、中速和低速內(nèi)燃機，發(fā)電用一般為高速和中速。燃燒室燃料噴嘴回?zé)崞魑矚獬隹诶鋮s翅片空氣入口高速發(fā)電機空氣壓縮機氣浮軸承渦輪透平原動機原動機型式和特點項目燃?xì)鈨?nèi)燃機中小型燃?xì)廨啓C微型燃?xì)廨啓C功率從數(shù)百千瓦至數(shù)千千瓦（一般中速機的功率范圍較高速機大，某些中速機可達(dá)上萬千瓦）從數(shù)千千瓦至數(shù)萬千瓦從數(shù)十千瓦至數(shù)百千瓦發(fā)電效率較高，大約35%-48%（一般中速機的效率高于高速機）稍低，大約30%-43%（一般輕型機效率高于重型機）較低，大約25%-35%環(huán)境影響溫度和海拔對功率和效率的影響較小溫度和海拔對功率和效率的影響較大溫度和海拔對功率和效率的影響較大部分負(fù)荷特性部分負(fù)荷對效率的影響較小部分負(fù)荷對效率的影響較大（相對來說，輕型機比重型機的影響要?。┎糠重?fù)荷對效率的影響較大余熱回收方式煙氣余熱回收+機體熱水余熱回收煙氣余熱回收煙氣余熱回收原動機原動機型式和特點項目燃?xì)鈨?nèi)燃機中小型燃?xì)廨啓C微型燃?xì)廨啓C余熱利用特點余熱品味較低，煙氣溫度較低，部分余熱為熱水余熱品味較高，一般煙氣溫度較高（輕型燃機的煙氣溫度相對較低）一般微型燃機多采用回?zé)崞?，余熱品味較低，煙氣溫度低。啟動特性啟動很快，啟停對壽命無影響。啟動相對較慢（輕型機相對重型機啟動快），重型機啟停對壽命有影響，輕型機啟停對壽命無影響啟動較快燃?xì)鈮毫σ笕細(xì)鈮毫σ筝^低，可直接采用市政管網(wǎng)燃?xì)鈮毫σ蟾撸ㄝp型機的壓力要求更高），需專用管網(wǎng)或者設(shè)置增壓機燃?xì)鈮毫σ筝^低，可直接采用市政管網(wǎng)尺寸和重量外形尺寸大，結(jié)構(gòu)笨重外形尺寸相對小，結(jié)構(gòu)較輕便（輕型燃機相對更輕便）外形尺寸緊湊，結(jié)構(gòu)非常輕便原動機原動機型式和特點項目燃?xì)鈨?nèi)燃機中小型燃?xì)廨啓C微型燃?xì)廨啓C運行維護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行維護(hù)工作量大，且消耗潤滑油結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護(hù)工作量較小，使用但不消耗潤滑油結(jié)構(gòu)簡單，運行維護(hù)工作量小，部分機組可不使用潤滑油可靠性往復(fù)運動，運動部件多，可靠性較差回轉(zhuǎn)運動，運動部件少，可靠性較好回轉(zhuǎn)運動，運動部件少，可靠性好振動和噪聲振動大，噪聲大振動小，噪聲小振動小，噪聲小氮氧化物排放較高，需要設(shè)置脫硝裝置較低，采用低氮燃燒器可不設(shè)脫硝裝置較低，采用低氮燃燒器可不設(shè)脫硝裝置適用條件適合于樓宇和較小的區(qū)域應(yīng)用，特別是有采暖和熱水需求的用戶。適合于區(qū)域應(yīng)用適合于樓宇應(yīng)用，用戶的經(jīng)濟(jì)承受能力較高原動機原動機選型的考慮因素：機型的效率機型的價格和維護(hù)本錢機型的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力機型的啟停特性：快慢、對壽命的影響對燃料的要求：進(jìn)氣壓力、燃料熱值和成分技術(shù)的先進(jìn)性和成熟度使用業(yè)績環(huán)保性能余熱鍋爐余熱鍋爐選型：型式：自然循環(huán)/強制循環(huán)，臥式/立式，直流爐壓力級數(shù)：三壓、雙壓或單壓，一般無再熱蒸汽參數(shù)，和汽輪機或供熱參數(shù)匹配尾部煙氣余熱利用旁路煙囪補燃/不補燃汽輪機汽輪機選型：型式：凝汽、抽汽、補汽、背壓進(jìn)汽參數(shù)：一般根據(jù)機組容量和排煙溫度等確定，高壓進(jìn)汽多采用中壓參數(shù)或次高壓參數(shù)；低壓補汽參數(shù)對排煙溫度有影響，可優(yōu)化確定；由于機組容量較小、參數(shù)較低，一般不采用再熱系統(tǒng)；抽汽級數(shù)、參數(shù)，和工業(yè)熱負(fù)荷和采暖熱負(fù)荷的匹配及優(yōu)化。制冷機制冷機選型：溴化鋰吸收式制冷機組：用于余熱利用，可以采用：蒸汽型制冷機、熱水型制冷機、煙氣型冷水機組、煙氣熱水型冷水機組等；可分為單效機和雙效機，單效機COP約0.7，一般用于余熱品味較低場合；雙效機COP約1.4，一般用于余熱品味較高場合；帶補燃式溴化鋰吸收式制冷機組；電制冷機，COP約4-5；直燃機，直接利用燃?xì)馊紵评?，COP約1.4。熱交換器換交熱器主要有三種型式：汽水換熱器余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或汽機抽汽可以通過汽水換熱器制熱水供熱用戶使用；熱水換熱器內(nèi)燃機的缸套冷卻水也可以通過熱水換熱器制熱水供用戶使用；煙氣換熱器煙氣也可以通過煙氣-熱水換熱器直接制熱水供用戶使用。四、天然氣分布式能源典型工程廣州大學(xué)城分布式能源站工程按冷、熱、電三聯(lián)供設(shè)計，本期考慮發(fā)電及供熱，預(yù)留供冷條件；于2023年5月投產(chǎn)。機組容量2×78MW機組年利用小時：6500小時一次能源利用率：78%工程總投資：77435萬元，4810元/kW氣價2.38元/m3上網(wǎng)電價0.78元/kWh向廣州大學(xué)城一期18萬平方公里區(qū)域內(nèi)的10所大學(xué)及周圍用戶20萬人提供全部生活熱水、空調(diào)冷凍水和局部電力。能源站系統(tǒng)集成及設(shè)備根本情況大學(xué)城區(qū)域能源站系統(tǒng)圖燃機FT8-3型燃?xì)廨啺l(fā)電機組由兩臺燃?xì)廨啓C和一臺發(fā)電機組成，兩臺燃?xì)廨啓C通過聯(lián)軸器直接連接到一臺雙端驅(qū)動的發(fā)電機上，額定出力60MW。FT8燃?xì)廨啓C為輕型燃機，每臺燃機由一臺燃?xì)獍l(fā)生器和一臺動力透平組成，燃機效率39％，產(chǎn)生479℃的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐循環(huán)利用。特點如下：〔1〕結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕〔2〕體積小，占地面積小〔3〕啟停快〔啟動到并網(wǎng)約6分鐘〕〔4〕安裝周期短〔5〕效率高〔6〕污染排放低〔7〕耗水少鍋爐與FT8-3雙聯(lián)燃?xì)廨啓C匹配的鍋爐，為中國船舶重工集團(tuán)公司第七○三研究所生產(chǎn)的Q495/479-66.8〔10〕-3.82〔0.6〕/445〔170〕型雙壓無補燃、自支持式結(jié)構(gòu)、正壓運行、自然循環(huán)余熱鍋爐，主要用于從燃機排氣中回收熱量，產(chǎn)生中、低壓蒸汽發(fā)電，同時余熱鍋爐還產(chǎn)生低壓蒸汽供給除氧器除氧。汽輪發(fā)電機組能源站選用了兩種型號汽輪機，均為武漢汽輪機廠生產(chǎn)。第一種是C15-3.43/0.7型中溫、中壓、單缸抽汽凝汽式汽輪機〔2號機〕，具有一級工業(yè)調(diào)整抽汽，抽汽壓力為0.7MPa，額定抽汽量為19T/h,額定功率為15000Kw，可工作于純冷凝、抽汽兩種工況，純凝工況下最大功率17000Kw。配套QF-18-2發(fā)電機。第二種是N21-3.43/0.6型中溫、中壓、單缸、沖動、凝汽式雙壓、補汽式汽輪機〔4號機〕，額定補汽壓力為0.6MPa，額定補汽量為10T/h,額定功率為19750Kw,純凝工況下功率為18530Kw，補汽量為20T/h時最大功率21000Kw。配套QF-25-2發(fā)電機。國家863冷電聯(lián)產(chǎn)示范工程中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司承擔(dān)了2007年度國家863方案“高效節(jié)能與分布式能源技術(shù)專題〞中的目標(biāo)導(dǎo)向類課題“MW級燃?xì)廨啓C分布式冷電聯(lián)供技術(shù)集成與示范研究〞。課題以佛山供電局季華路大院三棟大樓為依托，建成一個具有代表性的高效天然氣冷、電聯(lián)供示范系統(tǒng)。示范工程位于廣東省佛山市供電局季華路變電站大院。院內(nèi)包括已經(jīng)建成的送電大廈、試驗研究所和禪城區(qū)供電局新大樓。聯(lián)供系統(tǒng)為上述三座辦公樓提供冷、電供給?！步ㄖ娣e22604m2〕我院作為該工程的總承包單位完成該工程的建設(shè)，2023年1月投產(chǎn)；作為課題組成員之一我院負(fù)責(zé)完成了課題核心研究內(nèi)容《系統(tǒng)集成與優(yōu)化運行技術(shù)方案》；2023年8月－10日期間，課題組完成現(xiàn)場優(yōu)化運行試驗；目前已提交結(jié)題報告，國家科技部已驗收。工程總投資4000.4萬元，單位造價66673元/kW，其中：設(shè)備投資2200萬元。機組容量3×200kW設(shè)備年利用小時數(shù)2000h一次能源利用率75.9%氣價3元/m3提取折舊費后，聯(lián)供系統(tǒng)年生產(chǎn)本錢328萬元?；厥漳晗藜s42年。燃?xì)廨啓C+煙氣制冷機系統(tǒng)〔佛山863〕佛山863系統(tǒng)配置3套美國CAPSTONE200KW微型燃?xì)廨啓C1套遠(yuǎn)大低溫雙效煙氣制冷機，額定制冷量949kW；冷電聯(lián)供一次能源綜合利用率為81.77%NOX排放5.28mg/m3分布式能源系統(tǒng)佛山863研究亮點多模式集成優(yōu)化運行控制技術(shù)ABDC以冷定電模式經(jīng)濟(jì)最優(yōu)模式能源綜合利用率最優(yōu)模式以電定冷模式運行本錢最低為控制目標(biāo)一次能源綜合利用效率最高為控制目標(biāo)以跟蹤電負(fù)荷為首要控制目標(biāo)以跟蹤冷負(fù)荷為首要控制目標(biāo)長沙黃花機場工程長沙黃花機場工程系統(tǒng)配置序號設(shè)備名稱規(guī)格型號主要參數(shù)單位數(shù)量1燃?xì)鈨?nèi)燃機發(fā)電機組C1160N5C發(fā)電量：1160kW發(fā)電效率：39.5％臺22煙氣熱水型余熱直燃機組BZHE400制冷量：4652kW制熱量：4312kW臺23燃?xì)庵比紮C組BZ400制冷量：4652kW制熱量：5021kW臺14離心式電制冷機組YKM2MRK25DBG制冷量：4571kW臺25燃?xì)鉄崴仩tWNSCQ8000-1.0/70/95制熱量：2800kW臺1分布式能源站設(shè)備夏季流程-長沙黃花機場燃料供電燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機組離心式電制冷機組市電熱泵蓄冷（二期）市電供冷供冷余熱直燃機組煙氣余熱換熱器（二期）煙氣余熱供生活熱水供冷供冷燃料燃料直燃機組燃料供冷缸套水余熱分布式能源站設(shè)備冬季流程-長沙黃花機場燃料供電燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機組燃?xì)忮仩t燃料熱泵（二期）市電供熱供熱余熱直燃機組煙氣余熱換熱器（二期）煙氣余熱供熱/生活熱水供熱供熱燃料燃料直燃機組燃料供熱缸套水余熱換熱器供熱北京燃?xì)獯髲B工程北京燃?xì)獯髲B工程系統(tǒng)配置序號設(shè)備名稱規(guī)格型號主要參數(shù)單位數(shù)量1燃?xì)鈨?nèi)燃機發(fā)電機組G3508發(fā)電量：480kW臺12燃?xì)鈨?nèi)燃機發(fā)電機組G3512發(fā)電量：725kW臺13余熱吸收式冷熱機組BZHE100制冷量：1163kW制熱量：901kW臺14余熱吸收式冷熱機組BZHE200制冷量：2326kW制熱量：1799kW臺1流程示意-北京燃?xì)獯髲B五、關(guān)注問題以區(qū)域分布式能源工程為主，樓宇分布式能源工程為輔(1)我國正處在大規(guī)模的城市建設(shè)階段，各經(jīng)濟(jì)興旺地區(qū)為了調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變增長方式，正在規(guī)劃和建設(shè)一批新型工業(yè)開發(fā)區(qū)，這些工業(yè)開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)模式有別于以傳統(tǒng)重工業(yè)為代表的工業(yè)開發(fā)區(qū)，對能源的需求是多元化的。這些工業(yè)開發(fā)區(qū)成立之初就定位于環(huán)保、節(jié)能型的新型工業(yè)開發(fā)區(qū)。由于天然氣分布式能源在為用戶提供電、熱、冷等多種能源形式的同時，還有節(jié)能、環(huán)保、高效的優(yōu)點，因此這些新型工業(yè)開發(fā)區(qū)對天然氣分布式能源的需求較大，宜作為天然氣分布式能源的主要用戶?！?〕樓宇天然氣分布式能源系統(tǒng)在歐美日本等興旺國家和地區(qū)已是成熟的東西，但是在我國推廣應(yīng)用還有一定的困難。主要原因是由于所發(fā)的電不能上網(wǎng)，單個樓宇系統(tǒng)冷、熱、電的負(fù)荷平衡有很大的困難；另外，由于不能上網(wǎng)，缺少了電力這局部主要收益，工程的經(jīng)濟(jì)性就不能得到保證。目前，我國在北京、上海等中心城市建成的假設(shè)干個樓宇天然氣分布式能源系統(tǒng)普遍存在經(jīng)濟(jì)性較差的問題，影響了投資者的積極性。而區(qū)域天然氣分布式能源系統(tǒng)〔如廣州大學(xué)城分布式能源系統(tǒng)〕是作為區(qū)域能源站向區(qū)域〔至少10平方公里〕內(nèi)的工業(yè)和民用用戶提供電、熱、冷。所發(fā)的電通過110KV或220KV變電站上網(wǎng)〔電網(wǎng)公司易接受〕，熱和冷提供給區(qū)域用戶，工程的