天然气分布式能源与能源变革

关键设备及其选型热机内燃机：往复式燃气发动机（高速＞1000r/min）、中速(1000~300r/min）、低速（≤300r/min））旋转式燃气轮机轴流式（重型、中型、小型）径流式（微燃机）外燃机：往复式，斯特林发动机旋转式，蒸汽轮机非热机燃料电池（低温、中温、高温）关键设备及其选型发电机组设备往复式发动机燃气轮机微型燃气轮机燃料电池没有最好的设备只有最合适的设备关键设备及其选型燃气发动机单机功率3～22000kW发电效率26～46.8％氮氧化物排放小于500mg/Nm3热电比较小重、体积大噪声大，通常大于100dB余热回收复杂系统外围设备多、基础投资大，一般需要独立的厂房维护周期短、费用较高用于分布式能源系统的燃气发动机有高速机、中速机之分，两种类型的机组对系统的适用性也是不同的。燃气发动机构成的典型热力系统燃气发动机模块化结构燃气发动机系统典型布置国外燃气发动机日本洋马5～350美国康明斯995～2000奥地利颜巴赫294～4029德国MWM400～4300三菱重工315～5750德国MAN8538～17076芬兰瓦锡兰4343～18759美国卡特彼勒125～3860德国MTU116～2145国内燃气发动机广柴（中速）750～1000济柴600～1200河柴600～1000胜动600～1200湖南力宇1000~2000无锡开普500~2000功率、发电效率、排烟温度、缸套水温度等燃气内燃发电机组一览1MW机组性能参数对比36.037.038.039.040.041.042.043.044.020030040050060070080090010001100ElectricalEfficiency[%]ElectricalPower[kWe]TCG2016CV08TCG2016CV12TCG2016CV16GEJ208GSGEJ312GSGEJ316GSGEJ412GSCATG3412CLECATG3508LECATG3512LEMTUMB3042Z6MTU8V4000L63GuascorSFGLD240GuascorSFGLD360GuascorHGM240GuascorSFGLD480GuascorSFGLD560MANE2842LE322MANE3262LE202GEWaukeshaVHP7100GL/GLDCumminsQSK60GAgenitor2GA312NGLiebherrG95121~2MW机组性能参数对比37.038.039.040.041.042.043.044.045.046.07509501150135015501750195021502350ElectricalEfficiency[%]ElectricalPower[kWe]TCG2020V12TCG2020V16TCG2020V20TCG2020K1TCG2020KV12TCG2020KV16GEJ320GSGEJ416GSGEJ420GSGEJ612GSCATG3512ECHPCATG3516BCHPCATG3516ECHPCATG3520ECATG3608MTU12V4000L63MTU16V4000L632~6MW机组性能参数对比35.037.039.041.043.045.047.049.051.053.02500300035004000450050005500600065007000ElectricalEfficiency[%]ElectricalPower[kWe]TCG2032V12TCG2032V16GEJ620GSGEJ624GSGEJ624TSTCCATG3616CATG16CM34RRB35:40V12AGWärtsilä9L34SGGEWaukesha16V275GL+GEWaukeshaAPG3000Himsen7H35/40GHimsen8H35/40GHimsen9H35/40GHimsen12H35/40GVHimsen14H35/40GVKawasakiKG-12KawasakiKG-12-VMAN12V32/40PGI单机功率500～60000kW发电效率24～38％氮氧化物排放小于25ppm热电比大余热品质佳，500度烟气一般使用寿命30年天然气进气压力一般不小于1.6MPa需要增压设备（供气条件）比较适用工业、大型公用建筑等需要独立的厂房上海浦东机场4000kW燃气轮机和蒸汽锅炉组成的CHP系统中小型燃气轮机THM1304GasTurbineExhaustStackFilterhouseEnclosureDrivenMachineLubeOilCoolerFuelGasSkidTypicalPackageconsistsofallauxiliarysystemstooperategasturbineanddrivenequipmentlikegenerator,compressor,pump,etc.THM1304GasTurbineModularPackageDesigntoAdapttoCustomerNeedsSpecificationUnitMGT6100MGT6200PowerOutputISOCond.(15°C,sealevel,nolosses)kWmechkWel6.6206900Efficiency100%load,ISOCond.(15°C,sealevel,nolosses)kJ/kWhm%mechkJ/kWhel%el1121532.21059034.0ExhaustGasMassFlowkg/s25.828.1ExhaustGasTemperature°C505460PTSpeedrpm-12000Emissions:NOx:30mg/Nm³15ppmCO:100mg/Nm³80ppmref.to:•15%O2,dry•50–100%load–MGT6100•70–100%load–MGT6200MGT6200&6100GasTurbinePerformanceDataCompetitivegasturbineformech.driveandpowergeneration小型燃气轮机美国索拉1210～15000德国曼恩6630～12500德国西门子5400～19100日本川崎610～17370分布式能源系统的投资包含：系统设备费、土建费和市政配套费。如图项目土建费明显减少。以上数据来自区域能源会议文件部分中型燃机参数微型燃气轮机发电机组回热器涡轮燃烧室压缩机空气进气排烟口电机空气进气转子定子发电机烟气排出压气轮涡轮燃烧室回热器微型燃气轮机涡轮机仅此一个运动部件微型燃气轮机发电机组全数字化的管理与控制微型燃气轮机发电机组微型燃气轮机发电机组的技术发展—进一步提高发电效率，可达42%；双轴双级增压两次做功耐高压回热器、燃烧室，压比11:1中冷器微型燃气轮机发电机组航空发动机技术30kW、65kW、200kW、600kW、800kW、1000kW适用多种燃料超低排放量(9ppmNOx)室内、室外或楼顶均可简易安装维护管理简单、便捷可并网或孤网运行可靠性高Capstone微型燃气轮机DURR微型燃气轮机可调节发电效率调节热电输出比根据用户需求不同，选择不同热电输出比、不同烟气温度的机组产热、产蒸汽TurbecT100、T600Ingersoll-RandMT250微型燃气轮机发电机组不同原动机的比较中小型燃气轮机微型燃气轮机中速燃气内燃机高速燃气内燃机外燃机燃料电池没有最好的设备，只有最合适的设备关键设备选型分布式能源系统运营维护保养服务•定期巡检•按期保养•系统运行性能诊断与评估维修服务•故障维修•故障诊断•质保期保修服务•机组改装升级服务营销•备品备件销售•维护保养合同•技术培训•备品备件管理调试服务•主要设备调试•系统联合调试•系统试运营•系统性能测试•操作培训基本免维护FreeMaintenanceCapstone微燃机往复式内燃机保养周期表没有按此所述进行正确的保养将会导致发动机性能下降和/或加速发动机部件的磨损。•40,000小时大修，无小修，无需保养•20年设计寿命•平均每年计划维护时间不超过4小时，大修计算在内•大部分部件可以在运行中更换8000小时更换燃料过滤器更换空气过滤器更换点火器20,000小时更换喷嘴更换热电偶更换电池板40,000小时发动机维修需要时保养轴承（滚珠轴承）–润滑冷却系统冷却液液样（2级）–取样发动机空气滤清器滤芯–更换燃料计量阀–检查发电机–干燥处理发电机组–测试绝缘材料–测试大修考虑事项旋转整流器–测试空间加热器–检查节气控制阀（油门）–检查气门杆凸出量–测量/记录变阻器–测试绕组–测试每日保养空气启动马达润滑器油位–检查空气罐中的水气和沉积物–排放轴承温度–测量/记录冷却系统冷却液液位–检查发动机空气滤清器保养指示器–检查发动机机油油位–检查燃料系统燃料滤清器压差–检查除烟滤清器压差–检查发电机–检测发电机负载–检查功率因数–检查定子绕组温度–测量/记录电压和频率–检查围绕发动机检查每周备用发电机组保养建议最初的250个工作小时曲轴箱窜气–测量/记录气缸压力–测量/记录气门杆凸出量–测量/记录每250个工作小时蓄电池电解液液位–检查发动机机油油样–取样除烟滤清器–排放最初的1000个工作小时冷却系统冷却液液样（1级）–取样冷却系统补充用冷却液添加剂（SCA）–测试/添加发动机转速/正时传感器–清洁/检验每1000个工作小时后冷器冷凝器–排空交流发电机–检查皮带–检查/调整/更换曲轴箱压力–测量曲轴减振器–检查发动机曲轴箱呼吸器–清洗发动机机油–更换发动机机油滤清器–更换发动机气门间隙和桥臂–调整燃气压力调节器冷凝水–排放软管和卡箍–检查/更换点火系统正时–检查/调整空气进气系统–检验水箱–清洁水泵–检查每2000个工作小时冷却系统冷却液液样（1级）–取样冷却系统补充用冷却液添加剂（SCA）–测试/添加发动机转速/正时传感器–清洁/检验发电机组振动–检验定子引线–检查每3000个工作小时点火系统火花塞–更换每4000个工作小时空气启动马达润滑器油杯–清洗压缩机旁路–检查曲轴箱窜气–测量/记录气缸压力–测量/记录发动机的固定–检查发动机保护装置–检查启动马达–检查每8000个工作小时冷却系统冷却液液样（2级）–取样除烟滤清器滤芯–更换旋转整流器–检查涡轮增压器–检查水温调节器–更换在10000至20000个工作小时之间大修（发动机上部）每24000个工作小时或每3年冷却系统冷却液（DEAC）–更换在30000至60000个工作小时之间大修（在机架上）在50000至100000个工作小时之间轴承检查。大修（主要件）28设备运营维护要求设备运营维护要求微燃机内燃机燃气轮机•设备集成度高•例行维护工作量小•所需更换备品备件少•结构复杂，运动部件多•后期维护维修成本高•一个大修期的费用高达设备费用的1.5~2倍•备品备件数量多，需要定期更换•设备复杂，技术密集•专业化要求高•备品备件数量多，需要定期更换设备维护保养划分体系备品备件分级管理模式描述举例使用频度A级例行保养常用备品备件例如：火花塞、各种垫片、油滤、密封环等。例行维护保养使用B级应急维修备品备件例如：CPU，I/O模块，点火模块等。故障时使用C级主要组件或者部件例如：涡轮增压器、凸轮轴等故障或者E60、E70使用D级其他耗材例如：润滑油，防冻液等日常使用分布式能源系统运营维护服务方式特点设备可靠性保障合约期限按次服务合同形式以完成当次服务为主要工作内容，针对问题解决问题。对设备的运行没有专业的预测和诊断，非计划性停机时间较长。☆☆执行一次服务的时间年度维护保养合同形式比较常规的做法，一年的维护保养工作有完整的计划，服务价格和质量一般。☆☆☆☆一年全生命保障服务计划（ALPP）合同形式优化的服务方案（后文详述）☆☆☆☆☆一个大修期售后服务提供方式分布式能源系统运营维护主设备是否具有连续运