姜小紅

摘 要：隨著分布式能源項(xiàng)目的開展，分布式能源系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組逐漸被投入使用中。然而不同機(jī)組有其各自特性，若未能合理地選擇，將難以發(fā)揮發(fā)電機(jī)組的優(yōu)勢(shì)。這就要求做好機(jī)組特性分析工作，并在選型方面進(jìn)行強(qiáng)化，以此使機(jī)組可靠穩(wěn)定地運(yùn)行。本文將對(duì)分布式能源系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組相關(guān)概述、分布式能源系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組特性以及具體的選型原則進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：分布式能源系統(tǒng)；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組；選型

中圖分類號(hào)：TM314 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作為分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組能否發(fā)揮其作用，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)極大影響。從當(dāng)前較多行業(yè)領(lǐng)域中都可發(fā)現(xiàn)，如大型醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)等在規(guī)劃中都強(qiáng)調(diào)將分布式能源項(xiàng)目引入，確保在蒸汽、生活熱水以及供暖等方面要求上都得到滿足。但從部分企業(yè)中燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的應(yīng)用現(xiàn)狀看，優(yōu)勢(shì)并未被充分發(fā)揮出來(lái)，究其原因在于未能結(jié)合機(jī)組特性進(jìn)行選型。因此，本文對(duì)分布式能源系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的選型研究，具有十分重要的意義。

1.分布式能源系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組相關(guān)概述

關(guān)于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，其實(shí)質(zhì)為燃燒天然氣時(shí)所獲取的熱能，將轉(zhuǎn)化為電能，而轉(zhuǎn)化過(guò)程中的發(fā)電設(shè)備便為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。若對(duì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組類型進(jìn)行細(xì)化，表現(xiàn)為：第一，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。該機(jī)組在工質(zhì)上可選擇高溫高壓煙氣，涉及的設(shè)備以控制系統(tǒng)、壓氣機(jī)、燃燒室以及輔助設(shè)備等為主，能夠進(jìn)行熱能、機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。該機(jī)組應(yīng)用下又可按照發(fā)電功率劃分為微型與小型兩種，如其中微型機(jī)組，以徑流式葉輪機(jī)械為主，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便等特點(diǎn)，再如小型機(jī)組，以軸流式透平為主，因其工質(zhì)流量較大，對(duì)于較大功率以及高膨脹比等要求都可滿足。第二，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組。該類型機(jī)組常見的以往復(fù)活塞式為主，運(yùn)行中在混合氣燃燒下，活塞將會(huì)在燃燒煙氣作用下保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，內(nèi)部機(jī)構(gòu)將做機(jī)械功輸出，使發(fā)電機(jī)發(fā)電。

2.分布式能源系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組特性分析

2.1 機(jī)組性能

當(dāng)前國(guó)內(nèi)分布式能源系統(tǒng)中采用的發(fā)電機(jī)組仍以進(jìn)口產(chǎn)品為主，如微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，有英格索蘭、Turbee與Capstone等，而小型機(jī)組包括西門子、索拉等，對(duì)于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組，如康明斯、卡特彼勒較為常見。對(duì)于這3種機(jī)組性能參數(shù)，主要表現(xiàn)為：①發(fā)電功率，微型、小型與內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組分別為30kW～1000kW、610kW～19100kW、5kW～18320kW；②發(fā)電效率，3種類型分別保持為26.0%～33.0%、18.9%～38.5%、28.7%～48.6%；③余熱形式，都可選擇煙氣，其中燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組也可采用熱水作為可利用余熱形式；④燃?xì)膺M(jìn)氣壓力，3種類型機(jī)組分別保持為1kPa～965kPa、1000kPa～3447kPa、1kPa～410kPa。除此之外，若從噪聲、煙氣Nox體積分?jǐn)?shù)看，其中微型與小型機(jī)組均較低，而內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組較高。

2.2 變工況特性

以部分負(fù)荷特性為例，對(duì)于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組、小型發(fā)電機(jī)組在負(fù)荷率降低下，發(fā)電效率將呈下降趨勢(shì)。而對(duì)于微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，由于采用模塊化控制方式，當(dāng)負(fù)荷率保持降低，運(yùn)行模塊將會(huì)持續(xù)調(diào)整，對(duì)發(fā)電效率降低情況進(jìn)行有效控制。由大多實(shí)踐研究也可發(fā)現(xiàn)，模塊化控制方式下，對(duì)于用電負(fù)荷極低情況，發(fā)電效率仍保持較高。另外，再?gòu)沫h(huán)境因素影響角度分析，假若以海平面、環(huán)境溫度作為參照，當(dāng)小型或微型燃?xì)鈾C(jī)組超出參照溫度15℃，發(fā)電功率呈下降趨勢(shì)，若超出溫度達(dá)30℃，發(fā)電功率將大幅度衰減。相比之下，燃?xì)鈨?nèi)輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，主要依托于稀薄燃燒技術(shù)，發(fā)電功率受到的影響極小。

2.3 其他特性

不同類型發(fā)電機(jī)組運(yùn)行下，也有其他不同特性，如燃料適用性，其中小型或微型機(jī)組有較強(qiáng)的適用性，即使對(duì)于含雜質(zhì)多、熱值低燃料，也可適用，但內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組要求則較高，要求燃?xì)庥休^高的清潔度。此外，對(duì)于設(shè)備維護(hù)特性，以小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組工作量最高，且涉及的費(fèi)用較多。

3.分布式能源系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組選型原則

實(shí)際選型中，除立足于不同燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組特性外，也要求遵循其他選型原則，具體表現(xiàn)為：①多項(xiàng)目涉及的用電負(fù)荷較大，如商業(yè)建筑等，選擇的機(jī)組可為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組或微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，由于后者以模塊化控制方式為主，應(yīng)作為首選；②若項(xiàng)目在排放、噪音等方面要求較高，小型與微型機(jī)組都可適用，假若必須次用內(nèi)燃機(jī)機(jī)組，應(yīng)將降噪減震、煙氣脫硝裝置設(shè)置于其中；③若無(wú)高壓燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)置，且難以進(jìn)行大型燃?xì)庠鰤涸O(shè)備的設(shè)置，以內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組或微型機(jī)組較為適宜；④若項(xiàng)目涉及環(huán)境溫度高、海拔高等情況，需考慮到發(fā)電功率衰減問(wèn)題，此時(shí)以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組最為適宜；⑤若項(xiàng)目投入后，缺少較強(qiáng)的維護(hù)管理能力，應(yīng)以微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組適宜。除此之外，實(shí)際選型中，也可結(jié)合電熱比、氣電價(jià)比等情況進(jìn)行機(jī)組選擇，確保達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益提高的目標(biāo)。

結(jié)論

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的合理選型是保證分布式能源系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵所在。實(shí)際選型中，應(yīng)對(duì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的主要類型進(jìn)行分析，對(duì)各類型涉及的特性明確，包括性能參數(shù)、變工況特性等，在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選型，確保機(jī)組應(yīng)用下發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

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