小型燃?xì)廨啓C(jī)一般是指功率在1兆瓦至20兆瓦之間的燃?xì)廨啓C(jī)。由于小型燃?xì)廨啓C(jī)具有綜合效率高、起停快、調(diào)節(jié)靈活、負(fù)荷跟隨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此可作為分布式能源系統(tǒng)中的重心設(shè)備[1],依托于微電網(wǎng)或智能配電網(wǎng),在靠近工業(yè)區(qū)、商務(wù)區(qū)等冷熱電終端用戶附近部署,滿足綜合能源系統(tǒng)在“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”各個(gè)環(huán)節(jié)的要求[2]:1)在能源供應(yīng)側(cè),小型燃?xì)廨啓C(jī)可與余熱鍋爐、溴化鋰制冷機(jī)等組成熱電聯(lián)產(chǎn)或冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用,綜合能源利用率可達(dá)80%以上;同時(shí)利用小型燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)節(jié)靈活、負(fù)荷跟隨能力強(qiáng)的特點(diǎn),可以跟隨工業(yè)園區(qū)、商務(wù)區(qū)內(nèi)的用能負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)行快速調(diào)節(jié);2)在電網(wǎng)側(cè),小型燃?xì)廨啓C(jī)可以為區(qū)域電網(wǎng)提供質(zhì)量的電力輔助服務(wù)。利用其起停快的特點(diǎn),輔助電網(wǎng)調(diào)峰,適宜作為緊急備用機(jī)組。同時(shí),其快速靈活的調(diào)節(jié)能力,可以為微電網(wǎng)提供調(diào)頻和無功調(diào)節(jié)等電力輔助服務(wù);3)在儲(chǔ)能側(cè),小型燃?xì)廨啓C(jī)可以和儲(chǔ)能電池系統(tǒng)集成為混合供電系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)即時(shí)響應(yīng)的備用能力。微燃機(jī)的快速啟動(dòng)特性使其在應(yīng)急電源中備受青睞。上海煤層氣微型燃?xì)廨啓C(jī)
微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展源于分布式能源發(fā)電。分布式發(fā)電得益于電力市場的放松控制(世界范圍內(nèi)的發(fā)展趨勢)和天然氣市場的放松控制。先進(jìn)微型燃?xì)廨啓C(jī)提供了清潔、可靠、高質(zhì)量,多用途的能源使用,小型分布式發(fā)電及熱電聯(lián)供的能源供應(yīng)方式,預(yù)計(jì)在21世紀(jì)將得到普遍應(yīng)用。此外,微型燃?xì)廨啓C(jī)作為小型電源和動(dòng)力裝置,還將在21世紀(jì)的先進(jìn)發(fā)電方式一“燃料電池。燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)”以及汽車領(lǐng)域的“新型混合動(dòng)力汽車”方面取得進(jìn)展。微型燃?xì)廨啓C(jī)在未來我國電力,動(dòng)力等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和安全等方面具有重要作用。浙江天然氣微型燃?xì)廨啓C(jī)新型微燃機(jī)的研發(fā)推動(dòng)了能源行業(yè)的發(fā)展。
微型燃?xì)廨啓C(jī)(Microturbine或Micro-turbines)是一類新近發(fā)展起來的小型熱力發(fā)電機(jī),其單機(jī)功率范圍為25~300kW。微型燃?xì)廨啓C(jī)具有多臺(tái)集成擴(kuò)容、多燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振動(dòng)、低維修率、可遙控等一系列優(yōu)點(diǎn),可用于備用電站、熱電聯(lián)產(chǎn)、并網(wǎng)發(fā)電、尖峰負(fù)荷發(fā)電等,是提供清潔、可靠、高質(zhì)量、多用途、小型分布式發(fā)電及熱電聯(lián)供的較佳方式。目前微型燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)普遍應(yīng)用在生物質(zhì)能源領(lǐng)域、天然氣能源領(lǐng)域以及野外孤網(wǎng)發(fā)電等多個(gè)領(lǐng)域,且技術(shù)體系正逐步完善,可靠性比較高,而且符合國家能源發(fā)展綠色環(huán)保的基本要求。微型燃?xì)廨啓C(jī)通過余熱煙氣的回收利用,及其與熱水空調(diào)等系統(tǒng)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了冷熱電三聯(lián)供,很大提升了能源利用效率,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一些結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的大型能源設(shè)備。
現(xiàn)在我國航空航天工業(yè)機(jī)構(gòu)已設(shè)計(jì)出30kW微型燃?xì)廨啓C(jī)樣機(jī),一旦國內(nèi)達(dá)到大批量生產(chǎn)水平,將有效推動(dòng)微型燃?xì)廨啓C(jī)在我國的應(yīng)用。近年來,我國雖然只是在微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組方面進(jìn)行了大量的研究工作,推動(dòng)了微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電領(lǐng)域的快速發(fā)展,對超微輪機(jī)也進(jìn)行了初步探討,并掌握了一定的技術(shù)。從世界范圍看,微型燃?xì)廨啓C(jī)已普遍應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的工作、學(xué)習(xí)和日常生活中,是一種能確保清潔、安全和高效的低功耗分布式發(fā)電和熱電聯(lián)供的較佳有效途徑。同時(shí),微型燃?xì)廨啓C(jī)還用于并網(wǎng)發(fā)電、高峰負(fù)荷發(fā)電、備用發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)等,且不受時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境的約束。環(huán)保型微燃機(jī)的推廣有助于減少溫室氣體排放。
微型燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu),在發(fā)展過程中也發(fā)生了許多變化。發(fā)展初期的微型燃?xì)廨啓C(jī)的支撐系統(tǒng)多為滾珠軸承和滾柱軸承,這些軸承壽命較長,耐高溫性較好,但整個(gè)機(jī)組需要潤滑系統(tǒng)。現(xiàn)微型燃?xì)廨啓C(jī)支撐系統(tǒng)已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝廨S承。由于空氣軸承不需要任何潤滑,從而節(jié)約了維修成本,避免了由于潤滑不當(dāng)而產(chǎn)生的過熱問題,提高了系統(tǒng)可靠性。發(fā)電機(jī)也有了低速同步電機(jī)和高速永磁電機(jī)兩種選擇,兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。前者轉(zhuǎn)速低,對轉(zhuǎn)子的動(dòng)力性要求不是很高,不需要頻率轉(zhuǎn)換器,成本比較低,冷卻問題不突出。但是,需要配備減速箱,整個(gè)機(jī)組起動(dòng)相對困難,且尺寸、重量較大。后者的優(yōu)點(diǎn)是體積小,沒有減速箱產(chǎn)生的阻力損失,同時(shí)也簡化了機(jī)組的起動(dòng)過程。但是存在高頻交流電流-直流電流-交流電流的轉(zhuǎn)換過程,增加了轉(zhuǎn)換器和逆變器損失。同時(shí)電機(jī)需要良好的冷卻,電機(jī)成本也相對高。高性能的微燃機(jī)為通信基站等設(shè)施提供了可靠的電力保障。單軸燃?xì)廨啓C(jī)廠商
先進(jìn)的微燃機(jī)冷卻系統(tǒng)確保了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。上海煤層氣微型燃?xì)廨啓C(jī)
微型燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)一步研發(fā)使微型燃?xì)廨啓C(jī)在我國電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,特別是高速永磁發(fā)電機(jī)的出現(xiàn),很大地降低了發(fā)電機(jī)組的投資成本和發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量,縮小了發(fā)電機(jī)組的體積,采用了電力電子技術(shù)使發(fā)電機(jī)和壓縮機(jī)之間不需要減速機(jī)構(gòu)建立連接,熱回收系統(tǒng)的配置使微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率極大提高。由于微型燃?xì)廨啓C(jī)特有的運(yùn)動(dòng)部件少,使機(jī)組的具有使用壽命長及維護(hù)操作成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普遍使用的發(fā)電機(jī)成本等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)在普遍用于分布式電源、熱電聯(lián)供和車輛混合動(dòng)力中。上海煤層氣微型燃?xì)廨啓C(jī)