分布式能源系统燃气发电机组特性及选型原则

姜小红

摘 要：随着分布式能源项目的开展，分布式能源系统燃气发电机组逐渐被投入使用中。然而不同机组有其各自特性，若未能合理地选择，将难以发挥发电机组的优势。这就要求做好机组特性分析工作，并在选型方面进行强化，以此使机组可靠稳定地运行。本文将对分布式能源系统燃气发电机组相关概述、分布式能源系统燃气发电机组特性以及具体的选型原则进行分析。

关键词：分布式能源系统；燃气发电机组；选型

中图分类号：TM314 文献标识码：A

作为分布式能源系统运行的关键，燃气发电机组能否发挥其作用，将对整个系统带来极大影响。从当前较多行业领域中都可发现，如大型医院、机场等在规划中都强调将分布式能源项目引入，确保在蒸汽、生活热水以及供暖等方面要求上都得到满足。但从部分企业中燃气发电机组的应用现状看，优势并未被充分发挥出来，究其原因在于未能结合机组特性进行选型。因此，本文对分布式能源系统燃气发电机组的选型研究，具有十分重要的意义。

1.分布式能源系统燃气发电机组相关概述

关于燃气发电机组，其实质为燃烧天然气时所获取的热能，将转化为电能，而转化过程中的发电设备便为燃气发电机组。若对燃气发电机组类型进行细化，表现为：第一，燃气轮机发电机组。该机组在工质上可选择高温高压烟气，涉及的设备以控制系统、压气机、燃烧室以及辅助设备等为主，能够进行热能、机械能的转化。该机组应用下又可按照发电功率划分为微型与小型两种，如其中微型机组，以径流式叶轮机械为主，有结构简单、移动方便等特点，再如小型机组，以轴流式透平为主，因其工质流量较大，对于较大功率以及高膨胀比等要求都可满足。第二，燃气内燃机发电机组。该类型机组常见的以往复活塞式为主，运行中在混合气燃烧下，活塞将会在燃烧烟气作用下保持运动状态，内部机构将做机械功输出，使发电机发电。

2.分布式能源系统燃气发电机组特性分析

2.1 机组性能

当前国内分布式能源系统中采用的发电机组仍以进口产品为主，如微型燃气轮机发电机组，有英格索兰、Turbee与Capstone等，而小型机组包括西门子、索拉等，对于燃气内燃机发电机组，如康明斯、卡特彼勒较为常见。对于这3种机组性能参数，主要表现为：①发电功率，微型、小型与内燃机发电机组分别为30kW～1000kW、610kW～19100kW、5kW～18320kW；②发电效率，3种类型分别保持为26.0%～33.0%、18.9%～38.5%、28.7%～48.6%；③余热形式，都可选择烟气，其中燃气内燃机发电机组也可采用热水作为可利用余热形式；④燃气进气压力，3种类型机组分别保持为1kPa～965kPa、1000kPa～3447kPa、1kPa～410kPa。除此之外，若从噪声、烟气Nox体积分数看，其中微型与小型机组均较低，而内燃机发电机组较高。

2.2 变工况特性

以部分负荷特性为例，对于燃气内燃机发电机组、小型发电机组在负荷率降低下，发电效率将呈下降趋势。而对于微型燃气轮机发电机组，由于采用模块化控制方式，当负荷率保持降低，运行模块将会持续调整，对发电效率降低情况进行有效控制。由大多实践研究也可发现，模块化控制方式下，对于用电负荷极低情况，发电效率仍保持较高。另外，再从环境因素影响角度分析，假若以海平面、环境温度作为参照，当小型或微型燃气机组超出参照温度15℃，发电功率呈下降趋势，若超出温度达30℃，发电功率将大幅度衰减。相比之下，燃气内轮机发电机组，主要依托于稀薄燃烧技术，发电功率受到的影响极小。

2.3 其他特性

不同类型发电机组运行下，也有其他不同特性，如燃料适用性，其中小型或微型机组有较强的适用性，即使对于含杂质多、热值低燃料，也可适用，但内燃机发电机组要求则较高，要求燃气有较高的清洁度。此外，对于设备维护特性，以小型燃气轮机发电机组工作量最高，且涉及的费用较多。

3.分布式能源系统燃气发电机组选型原则

实际选型中，除立足于不同燃气发电机组特性外，也要求遵循其他选型原则，具体表现为：①多项目涉及的用电负荷较大，如商业建筑等，选择的机组可为内燃机发电机组或微型燃气轮机发电机组，由于后者以模块化控制方式为主，应作为首选；②若项目在排放、噪音等方面要求较高，小型与微型机组都可适用，假若必须次用内燃机机组，应将降噪减震、烟气脱硝装置设置于其中；③若无高压燃气管网设置，且难以进行大型燃气增压设备的设置，以内燃机发电机组或微型机组较为适宜；④若项目涉及环境温度高、海拔高等情况，需考虑到发电功率衰减问题，此时以燃气内燃机发电机组最为适宜；⑤若项目投入后，缺少较强的维护管理能力，应以微型燃气轮机发电机组适宜。除此之外，实际选型中，也可结合电热比、气电价比等情况进行机组选择，确保达到经济效益提高的目标。

结论

燃气发电机组的合理选型是保证分布式能源系统可靠运行的关键所在。实际选型中，应对燃气发电机组的主要类型进行分析，对各类型涉及的特性明确，包括性能参数、变工况特性等，在此基础上根据实际情况进行选型，确保机组应用下发挥其优势。

参考文献

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