燃气内燃机在分布式能源应用(康明斯)

内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究一、内燃机烟气余热的可利用性分析分布式能源站中，内燃机利用燃气发电时，产生的烟气温度通常在300-500摄氏度之间，而这部分烟气余热的能量是很大的。

通过合理的烟气余热回收利用方案，可以充分利用这部分能量，提高能源的综合利用效率。

烟气余热的利用有许多途径，如制冷、供暖、热水生产等，因此烟气余热的可利用性是非常高的。

二、内燃机烟气余热利用方案1.烟气余热回收系统内燃机燃气发电时产生的高温烟气，可以通过烟气余热回收系统进行回收利用。

该系统采用烟气换热器将高温烟气中的余热传递给工作介质（如水），产生高温热水或蒸汽。

这部分热水或蒸汽可以用于供暖、工业生产等，充分利用烟气余热，提高能源利用效率。

2.烟气余热制冷系统利用烟气余热进行制冷是一种创新的能源利用方式。

通过烟气余热制冷系统，将烟气余热传递给制冷剂，使其发生相变，从而实现制冷效果。

这种方式不仅可以有效利用烟气余热，还可以减少对传统制冷设备的依赖，降低能源消耗和环境污染。

三、内燃机烟气余热利用的挑战与对策1.烟气余热回收系统的设计烟气余热回收系统的设计是烟气余热利用的关键。

合理的换热器设计、工作介质的选择、系统的布局等都会直接影响烟气余热利用效果。

需要针对具体的内燃机型号和工作条件进行系统设计，确保系统能够稳定、高效地利用烟气余热。

2.烟气余热利用技术的成熟度目前烟气余热利用技术还处于发展阶段，存在着技术成熟度不高的问题。

一些新型的烟气余热利用技术在工程应用时可能会遇到一些问题，需要在实际应用中不断改进和完善。

需要加大对烟气余热利用技术的研究和开发力度，提高其成熟度和可靠性。

3.烟气余热利用的经济性烟气余热利用系统的投资和运行成本是烟气余热利用的关键问题。

在进行烟气余热利用方案设计时，需要充分考虑系统的经济性，尽量降低投资成本，提高能源利用效率。

可以通过技术创新、设备优化等手段降低成本，提高烟气余热利用的经济效益。

浅谈我国天燃气分布式能源的应用摘要：我国是一个能源生产大国但又是一个能源资源比较短缺的国家，随着经济的快速发展，能源消费总量的不断增加，污染也是越来越大，众所周知，能源问题已经成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

为应对能源与环境、资源以及气候变化的挑战，我国政府提出了减量化、再利用和资源化的能源发展战略，发展低碳经济和转变经济增长方式已成为我国实现科学发展的必然要求。

关键字：天然气;分布式能源;燃气轮机;冷、热、电三联产系统Abstract: China is an energy production country but also is a energy resources shortage is the country with the rapid development of economy, the consumption of energy increase of total amount, pollution is more and more big, as it is known to all, the energy problem has become the restriction of economic and social development of important factor. In response to the energy and environment, resources, and the challenge of climate change, the Chinese government put forward the reduce, reuse and recycle treatment of energy development strategy, the development of a low carbon economy and changing the style of economic growth has become our country to realize scientific development.Keyword: natural gas; Distributed energy; Gas turbine; Cold, heat, electricity cogeneration system引言天然气的分布式能源，可实现冷、热、电联产，大幅度提高能源利用率，减少碳排放，改善城市环境，在工业发达国家得到迅速发展。

一、单选题【本题型共10道题】1.分布式能源梯级利用。

燃料天然气进入燃气轮机与燃气内燃机燃烧，输出电能。

燃机的综合利用效率可达到（）以上。

A．75%B．78%C．80%D．82%用户答案：[B] 得分：0.002.当设计合同的要求与核准文件有冲突时，相关的设计单位在开展初设工作时应及时与业主方澄清落实，对重要原则的修改应有（）。

A．书面记载B．文件记载C．书面记录D．网络记录用户答案：[A] 得分：3.003.我国的集中供暖区域分布在北纬（）地区。

A．35~50度B．35~52度C．33~52度D．33~50度用户答案：[B] 得分：3.004.建设方应在初步设计开展前，确定分布式能源项目的（），负责项目接口的技术归总。

A．主要设计院B．总体设计院C．接口设计院D．主管设计院用户答案：[A] 得分：0.005.在我国，燃气分布式能源项目有望迎来（）的发展。

A．“理性而适度”B．“大量而快速”C．“理性而优质”D．以上都不对用户答案：[A] 得分：3.006.据统计，我国2015年发电容量备用率全国平均是（）。

A．32%B．35%C．30%D．40%用户答案：[A] 得分：3.007.2011年《关于发展天然气分布式能源的指导意见》的发布以及发展燃气分布式能源被写入“十二五”能源发展规划，标志着发展燃气分布式能源被正式纳入（）。

A．国家能源发展规划B．国家能源发展战略C．国家能源技术发展战略D．国家能源技术发展规划用户答案：[B] 得分：3.008.医院、学校、酒店、办公楼等楼宇型项目由于能源需求较小且波动较大，动力设备以（）为主。

A．燃气内燃机和微燃机B．燃气轮机和微燃机C．燃气内燃机、燃机、汽轮机D．燃气内燃机和蒸汽轮机用户答案：[A] 得分：3.009.目前，需要对燃气分布式能源项目建设进行（），以进一步提高工程项目的设计水平、建设水平、运行水平。

A．全面总结、归纳、提高B．系统总结、归纳、提高C．全面总结、归纳、完善D．系统总结、归纳、完善用户答案：[A] 得分：3.0010.燃气分布式供能项目标识分为（）两部分。

分布式能源站项目燃气轮机及内燃机选择比较摘要：本文介绍了分布式能源站的定义，内燃机的优缺点。

从排放标准、综合效率、热电比、机组规模等比较了燃气轮机和内燃机的选择。

热电比大、机组规模大、排放要求高的项目适合于采用燃气轮机配置；运行方式灵活、热电比低、机组规模小的项目适用于采用内燃机配置。

根据具体工程的特点采用不同的燃气发电装置，以便获得更好的经济效益和社会效益。

1.分布式能源的定义分布式能源是一种建在用户端的能效高、节能、环保的能源供应方式，目前许多发达国家已可以将分布式能源综合利用效率提高到70-90%以上，大大超过传统用能方式的效率。

我国对“分布式能源”的定义为：（1）利用天然气为燃料（2）通过冷热电分布式能源等方式实现能源的梯级利用（3）综合能源利用效率在70%以上（4）在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。

热电联产系统的核心设备是燃气发电装置，目前主要有燃气轮机和内燃机两大类型。

燃气轮机又分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机，燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机又可组成联合循环。

由于全球经济和科学技术的高速发展，国际上主要的燃气发电装置的制造公司近十年来不断兼并、合资、转型，同时新产品又相继上市。

因此，热电联产建设过程中必须充分注意到这一点，根据工程的特点采用不同的燃气发电装置，以便获得更好的经济效益和社会效益。

2.内燃机的优缺点内燃机的优点是：1）高效率，燃气内燃机的效率明显高于燃气轮机，如图2-1所示。

图2-1内燃机效率与其他机组效率比较2）采用先进的稀薄燃烧发动机的燃气内燃机在环境温度40℃内均不会由于气温升高有任何功率下降。

3）单台机组可以在100～50%负荷变化范围内稳定运行如图2-2所示。

4）几乎不受启停次数的影响，频繁的启停只会影响到少数部件，多台机组并行时，可以按照需要任意启停任何一台或多台机组，从而保证在机组维护期间不间断运行。

5）内燃机的自耗电低，燃气进气压力低于燃气轮机，启动时间短于燃气轮机，大修周期长于燃气轮机。

分析我国天燃气分布式能源的应用摘要：天然气分布式能源近年来随着天然气的推广得到了应用，尤其是我国相关政策的出台，促进了天然气分布式能源的广泛应用，从而开拓了天然气能源应用的新领域和新模式。

文章介绍了天然气分布式能源系统的概念和特点，基于此论述了天然气分布式能源的工作原理和应用领域。

关键词：天燃气分布式能源应用随着我国经济的迅速发展，能源消耗日益增多，天燃气由于其所具有的低成本、低污染，而成为取代旧能源的理想选择，目前的天燃气主要应用在城市燃气、燃气发电、化工用气、工业用气等方面发展，并表现出向新领域发展的趋势，天燃气分布式能源系统被定性为近期天燃气发展使用中的一个重要手段，它通过前期的市场推广和前景勘探与开发，会在我国不久的未来，得到充分的重视与推广应用。

1 分布式能源系统的概念和特点分布式能源是相对于传统的集中式供电方式而言的，它是将供电、冷、热系统，以小容量、分散化、小规模、模块化的布局方式安装在终端用户的一种实用、操作简单的能源系统，该系统可以独立的完成电、冷、热的输出。

典型的分布式能源系统主要包括动力发电机组（原动机，蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机、燃料电池等）、电力并网、余热利用系统（余热冷热水机组、热交换器、余热锅炉）系统等三个主要的部分。

基于用户资源和需求的不同，热电冷联产系统可以选择实施的方案也不同。

2 天然气分布式能源系统工作原理天燃气分布式供能系统是通过对于新型的清洁能源——天燃气的梯级开发利用，降低能源系统运营成本、提高能源的利用效率，因而，具有节能环保的作用。

天燃气的工作原理，是进入到燃气轮机后燃烧做功带动发电机发电，其所产生的高温烟气进入到余热锅炉，而后加热为高压蒸汽。

在这一工作原理中，使用燃气-蒸汽联合循环机组可以同时进行制冷、发电、供热过程，形成电负荷及冷热负荷，实现热电冷联产，天燃气被逐级的开发和高效利用。

实现热能80℅以上的利用率，这一数值远远高于燃煤式发电，而不会排放出含硫的有害烟气。

GE颜巴赫燃气发电机组在分布式能源上的应用GE燃气发电机组在分布式能源项目上的应用介绍分布式能源分布式能源系统优点―热电联产‖是一种在能源利用时同时发电、供热的高效能源方案，目前可实现降低30%的碳排放量。

避免了输配电过程中的能源损耗，合理利用区域废热。

IEA某的研究表明了―热电联产‖的双倍利用是可行的，可以实现每年降低CO2排放量一亿吨的CO2排放量，等同于47万车皮煤炭燃烧所产生的排放量。

国家对分布式能源站的政策国家已出台诸多政策，鼓励分布式能源产业的发展，部分列举如下：（1）《中华人民共和国节约能源法》提出：发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术，提高热能综合利用率。

（2）《关于发展热电联产的规定》第二条：在进行热电联产项目规划时，应积极发展城市热水供应和集中制冷，扩大夏季制冷负荷，提高全年运行效率。

第十三条：鼓励使用清洁能源，鼓励发展热、电、冷联产技术和热、电、煤气联供，以提高热能综合利用效率。

（3）"十一五"十大重点节能工程实施意见--建设分布式热电联产和热电冷联供。

（4）2022年3月国家能源局下发了国能油气【2022】94号文件---关于对《发展天然气分布式能源的指导意见》征求意见的函，文件中制订的主要目标为：到2022年，拟建设1000个天然气分布式能源示范项目；到2022年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机规模达到5000万千瓦，幵拟建设10个左右各类典型特征的分布式能源示范区域，国家将在财税金融扶持政策、幵网等斱面给予支持。

（5）2022年4月国家能源局下发《分布式发电管理办法》（征求意见稿），鼓励和支持分布式能源的产业发展，实行“自发自用，多余上网”的扶持政策，本办法将在2022年下半年出台实施。

《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(摘要)为提高能源利用效率，促进结构调整和节能减排，推动天然气分布式能源有序发展，现提出如下指导意见：一、发展天然气分布式能源的重要意义天然气分布式能源是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。

基于LM系列燃机的区域型分布式能源站董军;杨洁【摘要】主要介绍区域型分布式能源站冷热电三联供系统以及近期有关的国家政策要求,根据目前GE公司提供的适合国家政策的轻型燃机系列产品资料,分析计算了基于GE公司LM系列燃机的分布式能源站的热力性能,为各类型用户建设分布式能源站的机组选型和设计提供参考.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】4页(P67-70)【关键词】分布式能源站;LM系列燃机;热力性能【作者】董军;杨洁【作者单位】中南电力设计院,湖北武汉430071;中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心,上海201108【正文语种】中文【中图分类】TK47;TK43;TK26长期以来我国能源供应是以煤炭为基础，CO2的排放量是制约能源发展的关键，为了实现我国承诺的2020年能源结构调整及温室气体排放控制目标，我国电力工业亟需加快发展方式的转变，着力发展清洁能源，优化煤电布局［1］。

西气东输等天然气工程的顺利实施，为清洁能源工程提供了燃料保证，国家“十二五”规划中，分布式能源发展已提上了议程［2-3］。

为了有效促进分布式能源发展，2010年国家能源局下发了《关于对(发展天然气分布式能源站的指导意见)征求意见的函》，指出到2020年在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统。

2011年国家发改委、财政部、住房和城乡建设部、国家能源局四部委下发了《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(发改能源［2011］2196号文件)中提出了2020年全国天然气能源装机规模达到5 000万kW的规划设想。

1 天然气冷热电联供分布式能源系统分布式能源系统(DEH)是世界能源发展的主要方向之一，它是相对于传统的集中供电方式而言，将冷热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能的系统。

天然气冷热电三联供因其技术成熟、建设简单、投资较低，并且具有效率高、占地少、污染小、变负荷灵活等优点，已经在国际上得到了迅速的推广。

上海虹桥商务核心区冷热电三联供系统设计探讨本文详细介绍了上海虹桥商务核心区冷热电三联供系统的设计工作内容和设计思路，分系统探讨了CCHP系统相关技术参数，总结出三联供系统能源供应的高效稳定、低碳环保，具有示范意义。

关键字：虹桥商务核心区冷热电三联供深化设计低碳环保1概述虹桥商务核心区一期规划占地面积1.4平方公里，建筑面积大约为170万平方米，包括办公楼、酒店、商场等功能建筑。

该区域建筑密集，人流量大，各种能源的需求负荷高。

为促进其良性发展，上海市政府决定将虹桥商务区建设成低碳经济示范区，以响应国家节能减排的号召。

虹桥商务核心区（一期）的能源中心采用分布式供能与传统供能相结合的方式，由分布式供能系统作为基本负荷设备满足用户冷、热、电基本负荷，由传统供能方式作为备用和调峰。

本项目以燃气内燃机为原动机，余热溴机和余热锅炉为余热利用设备，并同时匹配电制冷和锅炉为调峰供能设备。

在满足用户用能需求，实现节能减排的同时，提高经济性和供能的可靠性、安全性。

分布式供能系统建成后，可输出电力 5.6MW、并可以同时输出利用回收发电机组余热产生的5.6MW空调冷水（6℃）或5.96MW采暖热水（95℃），实现了天然气能源的梯级利用，系统燃料一次热利用率分别达到了83.6%（供冷）和86.4%（供热）。

2 系統配置上海虹桥商务核心区能源中心-北站冷热电三联供主机房位于地上一层能源中心内，三联供系统占地面积约1200m2。

主机房西侧为三联供系统高低压配电及控制室；南侧为锅炉房；北侧三联供机房进出主通道，西侧为外挡土墙，吊装孔和泄爆口在屋顶层。

分布式供能系统由四个联供单元组成，每个联供单元包括：一台天然气内燃发电机组、烟气热水型吸收式溴化锂机组、发电机组辅助系统设备模块、溴化锂机组辅助系统设备模块以及配套辅机、管路组成。

项目采用四台美国康明斯C1400 N5C系列燃气内燃机作为三联供系统的原动机，每台燃气内燃机的发电量为1400kW，所发电量以“并网不上网”的原则并入能源中心变压器。

燃气分布式供能系统规划设计与后评价（一）目前，我国正在加速推进产业结构调整和能源需求多元化进程，能源结构正处于油气替代煤炭、非化石能源替代化石能源的双重更替期，合理、高效、梯级的利用天然气，是能源转型的选择方案之一。

2019年后，进口管输燃气陆续进入我国，由于采用照付不议合同，需要培育下游大宗稳定用户，分布式能源系统是最好的大宗稳定用户。

分布式能源系统：按照“分布利用、综合协调”的原则，重点在城市工业园区、旅游集中服务区、生态园区、大型商业办公设施等能源负荷中心建设区域型分布式能源系统和楼宇型分布式能源系统。

燃气分布式供能系统是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。

我国燃气分布式能源的主要用户为工业园区、学校、综合商业体、办公楼、数据中心、综合园区，这些用户对冷、热、电存在较大且较稳定、连续的负荷需求。

我国的楼宇型、区域型燃气分布式能源项目在数量上几乎各占一半。

各类园区由于具有比较稳定的电、冷、蒸汽需求，动力设备以燃气轮机、燃气－蒸汽联合循环为主，医院、学校、酒店、办公楼等楼宇型项目由于能源需求较小且波动较大，动力设备以燃气内燃机和微燃机为主。

国家政策将持续支持分布式能源的发展，这是长期、稳定、可靠的行业，可认为是我国能源领域中的朝阳行业。

在我国煤电饱和、出现过剩产能的情况下，这是所有大型能源央企、国企必然要重点关注的行业。

在我国，燃气分布式能源起步并不算晚，早在上世纪90年代末，就有专家、学者及企业开始了研究，并积极推动分布式能源在我国的发展。

在2003年左右，国内陆续开始建设分布式能源站，先后建成了北京燃气大厦调度中心、上海浦东机场、上海黄浦区中心医院、北京火车南站等燃气分布式能源项目。

2011年《关于发展天然气分布式能源的指导意见》的发布以及发展燃气分布式能源被写入“十二五”能源发展规划，标志着发展燃气分布式能源被正式纳入国家能源发展战略。

天然气分布式能源的原理及应用探讨摘要：“天然气分布式供能系统”是指建立在用户侧，以清洁高效的天然气为动力能源，通过能源的梯级利用，为用户持续提供热电冷需求的新型能源供应形式。

其工作原理是燃气内燃机与发电机组通过燃烧天然气产生的热能转化为电能，同时高温烟气通过余热锅炉及制冷设备供热或制冷。

系统的显著优势是：整体设计高度集成，根据用户实际负荷设计，与市政电网并网运行，发电的同时合理利用中低温余热转化成热能冷能，实现能量的梯级利用，减少能量输送损失，能源利用效率高达70-90%；显著减排，清洁环保，CO2减排50%，基本不排SO2；占地小，建设周期短；技术安全可靠，有效弥补电网安全稳定性的不足。

分布式能源是近年来兴起的利用小型设备向用户提供能源供应的新的能源利用方式。

与传统的集中式能源系统相比，分布式能源接近负荷，不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输电，可大大减少线损，节省输配电建设投资和运行费用；由于兼具发电、供热等多种能源服务功能，分布式源可以有效地实现能源的梯级利用，达到更高能源综合利用效率。

分布式能源设备起停方便，负荷调节灵活，各系统相互独立，系统的可靠性和安全性较高；此外，分布式能源多采取天然气、可再生能源等清洁能源为燃料，较之传统的集中式能源系统更加环保。

热电联产是目前典型的分布式能源利用方式，在发达国家已得到广泛的推广利用。

关键词：天然气分布式供能系统；能源高效利用；安全可靠；节能减排天燃气分布式能源系统作为一种崭新的能源综合利用系统，它是在热电联产的基础上配制以热能为动力的吸收式制冷机。

夏季利用冬季采暖所消耗的抽汽或热水来制冷，使热电厂在生产供应电能和热能的同时，也生产供给冷水，用于空调及工艺冷却，充分利用了一次能源，系统综合能源利率可高达75%以上。

节约了低位热能，更主要的是增加了夏季的热负荷，这对于燃机来说可增大机组的负荷率，使机组效率提高。

在增加发电量的同时，也降低了燃料消耗量。

分布式能源在国内外的发展与应用一、什么是“分布式能源”所谓“分布式能源”（distributed energy sources）是指位于用户附近，装机规模小，所产生能源就地消纳，可再生能源与能源综合利用系统的总称。

分布式能源通常以热电冷联产技术为基础，与大电网和天然气管网组网运行，可为在不适宜建设集中电站的地区和输电网末端的用户及输配电系统提供电力、蒸汽、热水和空调冷水(或风)等能源，有效降低远离能量输送损失和相应的输配电系统投资，为用户提供高品质、高可靠性和清洁的能源服务。

分布式能源系统的主要形式：从动力装臵来看：微型燃气轮机、燃气轮机、内燃机、常规的柴油发电机、燃料电池。

从用户需求不同来看：电力单供、热电联产方式(C H P)、热电冷三联产(CCHP)等方式。

分布式能源站的节能效果：根据美国研究表明，利用分布式能源站，商场类建筑可减少温室气体排放34.4%，写字楼类建筑可减少温室气体排放22.7%，医院类建筑可减少温室气体排放61.4%，酒店类建筑可减少温室气体排放34.3%，体育场馆类建筑可减少温室气体排放22.7%。

除了节能环保，分布式能源站还可以做到用电峰谷差互补。

夏季，城市用电负荷高，利用分布式能源站机组启停调峰灵活的特点，可以满足高峰时段的用电需求，冬季居民、商业燃气需求旺盛，分布式能源站可以少发电，保障燃气供给的需要。

所以分布式燃气冷热电三联供技术利用了燃气和电力季节性峰谷差互补的特点，将夏季一部分电力高峰负荷转移到燃气上来，冬季则将富余的燃气资源转移到居民、服务业上，有利于城市资源的利用最大化，使能源供给结构最优。

二、分布式能源的在国外的应用国际上，对于分布式冷热电三联供系统早已得到广泛的使用和认可。

美国为了增加分布式能源站的开发利用，为其设臵了税收减免和简化审批等优惠政策。

截至2002年末，美国分布式能源站接近6000座，到2010年，已有20%的新建商用建筑、5%的现有商用建筑、25%的美国能源部热电联产项目使用分布式三联供系统。

２０２１年第１期第２７卷（总第１７４期）－５７㊀－工艺研究中的应用现状［Ｊ］ 焊接，２００８（９）：９⁃１２［２］ＤｏｕｇｌａｓＣ Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ 实验设计与分析［Ｍ］北京：人民邮电出版社，２００９［３］张泽志，韩春亮，李成未，等 响应面法在试验设计与优化中的应用［Ｊ］ 河南教育学院学报（自然科学版），２０１１，２０（４）：３４⁃３７ ［４］李亚江 先进材料焊接技术［Ｍ］ 北京：化学工业出版社，２０１２，４３．燃气内燃发电机与燃气轮发电机的技术特点及其在分布式发电领域的应用对比４燃气内燃机与燃气轮机的热效率对比内燃机和燃气轮机的余热利用形式不同㊂燃气轮发电机发电后的余热以排烟形式排出，排烟温度在４５０ ５５０ħ，而内燃发电机余热的一半以４００４５０ħ的烟气形式排出，还有一半以８０ ９０ħ的冷却液排出㊂由于燃气轮发电机的余热品位较高，易于回收，因此其余热回收利用效率高于内燃发电机㊂以燃气内燃机和燃气轮机为例，进行变工况下的余热利用的效率比较可知，燃气轮机的余热利用效率随着负荷率的降低有上升趋势㊂因此，对于冷㊁热负荷变化较大的终端用户，燃气内燃发电机冷㊁热电联供系统在部分负荷下具有更好的热电总效率和经济性㊂随着负荷率的降低，内燃发电机和燃气轮发电机二者的发电效率均呈下降趋势，且下降的幅度大致相同㊂对于余热利用，燃气轮内燃发电机机的余热利用效率明显高于燃气内燃发电机机，其中燃气轮内燃发电机机的余热利用效率随着负荷率的降低而降低，而燃气内燃发电机的余热利用效率随着负荷率的降低有上升趋势㊂当流量基本保持不变时，燃气轮机的烟气出口温度随负荷率的减小而降低；而燃气内燃机与燃气轮机不同，某一负荷率下，空气流量随负荷率的减小而减小，烟气出口温度反而呈上升趋势㊂因此，尽管二者在额定工况下具有大致相同的热电总效率，燃气内燃机具有比燃气轮机更好的部分负荷特性㊂５一次能源利用率的对比常用的一次能源利用率（也称系统热效率或总能利用效率）是指系统输出能量与输入能量的比值，并将功㊁热㊁冷等同看待，可以直接相加㊂因此，冷㊁热电联供系统的一次能源利用率越高，表明系统的热力性能越好㊂分布式能源系统中很重要的技术参数之一是系统的热电比σ（σ＝Ｑ／Ｗ㊂Ｑ为系统所需的热（冷）能，Ｗ为系统所需的电能）㊂σ分为２类：一类是需求侧热电比，即系统负荷特性中的负荷热电比，另一类是供应侧热电比，即分布式能源系统的热电比㊂热电比是分布式能源机组的技术经济指标，它反映了分布式能源系统的运行水平和管理效益，是重要的技术经济指标之一㊂在供热季节，内燃发电机型和燃气轮发电机型联供系统的一次能源利用率相差不多；在供冷季节，内燃发电机型联供系统的一次能源利用率比燃气轮发电机型联供系统的一次能源利用率约低１９％㊂当用户负荷的平均热电比在１ ５ ２ ５时，燃气轮机和燃气内燃机的一次能源利用率基本相同；当用户负荷的平均热电比低于这一范围时，燃气内燃机系统的节能性占优势；当用户负荷的平均热电比高于这一范围时，燃气轮机系统的节能性占优势㊂６燃气内燃发电机与燃气轮发电机对环境的影响对比天然气属于清洁能源，ＳＯ２和烟尘的排放量都可忽略不计㊂但在相同的发电量下，燃气内燃发电机的ＮＯｘ的排放浓度通常为燃气轮发电机的５ １０倍，因此燃气轮机在环保方面具有更好的竞争力㊂７燃气内燃发电机与燃气轮发电机的优劣势对比７ １燃气内燃发电机的优势与劣势７ １ １燃气内燃发电机的技术优势相对于其他动力机械来说，燃气内燃机的主要优势如下：１）规格齐全，价格低廉：在市场上，燃气内燃机的规格从１ ５ＭＷ以上都有销售，对用户来总1２０２１年第１期第２７卷（总第１７４期）－５８㊀－说有广阔的选择余地，同样规格的燃气内燃机比燃气轮机投资更低㊂２）热能输出：内燃机能根据用户需要同时输出热水和低压蒸汽㊂３）起动快：快速起动的特性使得燃气内燃发电机能够从停止状态很快地恢复工作，在用电高峰或紧急情况下，燃气内燃发电机能够很快地根据需求来供电㊂４）起动耗能小：在突然停电的情况下，起动燃气内燃发电机只需要很少的辅助电力，通常只要蓄电池就足够了㊂５）部分负荷运行性能好：因为燃气内燃发电机在部分负荷下运行仍能维持较高的效率，这就保证了燃气内燃发电机在用户不同的用电负荷情况下都能有较好的经济性㊂当燃气内燃发电机在５０％负荷下运行时，其效率只比满负荷运行时低８％１０％，而燃气轮发电机在部分负荷下运行时，效率通常要比满负荷运行时低１５％ ２５％㊂６）可靠性和安全性：实践证明，只要给予适当的维护，燃气内燃发电机的运行可靠性是相当高的㊂７）环保性：与汽油㊁柴油内燃机不同，燃气内燃机排放的ＮＯｘ相当低，环保性能优良㊂７ １ ２燃气内燃机的技术劣势燃气内燃机的不足之处是：体积大，重量大；运行费用较高；噪声大，通常超过１００ｄＢ；余热回收复杂，需要对烟气㊁发动机冷却液㊁中冷器三段热量进行回收；供热量小㊂７ ２燃气轮机发电的优势与劣势７ ２ １燃气轮发电机的技术优势燃气轮发电机的主要优点有：功率大㊁体积小㊁投资小㊁运行成本低和寿命周期较长㊂由于回转运动部件和机械性往复部件少，机械摩擦部件少㊁振动小，与低频㊁振动多的往复式内燃发电机相比，节省润滑油，噪声比较容易处理；此外，可以使用煤油㊁重油等劣质燃料，适用性强㊂７ ２ ２燃气轮发电机的技术劣势燃气轮发电机的不足之处在于，其涡轮机内有高温燃气，需用耐高温材料制造涡轮叶片，生产成本略高；由于受到目前材料和冷却技术的限制，不能选用过高的燃气温度，因此，单机热效率不如燃气内燃发电机，经济性较差；燃气温度高，对材料有腐蚀作用，影响涡轮机的使用寿命㊂８基于分布式发电系统的发电设备选用原则在分布式能源系统设计过程中，发电设备的选型是系统设备选型的关键㊂发电设备种类和容量的选择是否与用户的负荷特性相匹配，将会对系统形式的配置㊁系统运行模式和运行策略带来完全不同的设计，进而影响系统的能源评价指标㊁经济评价指标和环境评价指标㊂发电设备选型一般遵循安全可靠性㊁能源利用高效性㊁优良的项目经济性等原则㊂同时，选型应根据用户热电负荷状况及外部条件，经技术经济比较后确定㊂其中，用户热电负荷是指冷㊁热负荷性质，热电负荷比例等；外部条件是指燃气供应条件㊁场地条件㊁环保要求㊁资金情况等㊂发电设备的类型对于天然气分布式能源系统而言，主要有柴油机㊁燃料电池㊁燃气内燃机和燃气轮机等几类，其相关技术参数对比如表１所示㊂表１　不同发电设备用于分布式发电的参数对比参数发电设备类型柴油机发电机燃料电池发电机燃气内燃发电机燃气轮发电机满负荷发电效率／％３５ ４５４０２５ ３５２０ ３０部分负荷发电效率／％３０（５０％负荷）４０２３ ３０（５０％负荷）２０ ２５（５０％负荷）平均热回收效率／％１６４０４０５１初期投资／（美元／ｋＷ）２０００６３６４２２７３１８２０㊀㊀发电设备种类的选择通常根据需求侧热电比和供应侧热电比的对应情况来进行选择㊂通常，根据系统负荷特性进行分析，当其为高需求侧热电比时，则宜选用燃气轮机㊂当其为低需求侧热电比时，则宜选用柴油机㊁燃气内燃机或燃料电池㊂一般情况下，燃气轮发电机的发电效率相对其他种类的发电设备更低，但其余热回收量通常较多，即柴油发电机与燃气内燃发电机多属于设备热电比较高的发电设备㊂燃气内燃发电机相对于燃气轮发电机而言，发电效率更高，但其余热回收量通常就要少一些，则其系统热电比就会比燃气轮发电机更小；燃料电池发电机尽管在实际的分布式能源系统中应用不常见，但其属于发电效率高㊁余热回收量相对小的发电设备，仍有着独到的技术优势㊂（待续）伍赛特（编辑部特约撰稿人）总2。

天然气分布式能源技术开发与应用方案一、实施背景随着全球能源结构的转型，天然气作为一种清洁、高效的能源，正日益受到广泛关注。

根据《BP世界能源统计年鉴》数据显示，2019年全球天然气消费量增长1.7%，而我国天然气消费量也持续增长了13.7%。

天然气分布式能源技术作为一种高效、环保的能源利用方式，具有很高的应用价值和发展潜力。

二、工作原理天然气分布式能源技术是指将天然气通过分布式能源系统进行梯级利用，实现能源的充分利用和分散式供应。

该技术采用了先进的燃气轮机或内燃机技术，将天然气高效地转化为热能和电能，同时排放的污染物和温室气体较少，具有很高的环保性能。

此外，该技术还可以根据用户需求进行定制，提供电力、蒸汽、热水等多元化能源服务，提高了能源利用效率。

三、实施计划步骤1. 市场调研：了解当地天然气分布式能源市场需求及竞争情况，为项目可行性分析提供依据。

2. 项目选址：根据市场需求和资源状况，选择合适的项目地点。

3. 方案设计：根据项目实际情况，进行天然气分布式能源系统方案设计。

4. 设备采购与安装：选择合适的设备供应商，采购并安装燃气轮机、内燃机、余热回收等设备。

5. 调试与试运行：完成设备安装后进行系统调试和试运行，确保系统的稳定性和可靠性。

6. 正式运营：在试运行成功后，正式投入运营，为周边用户提供多元化能源服务。

四、适用范围该技术适用于各类工业园区、商业中心、医院、学校等人口密集或能源需求较大的区域。

同时，对于能源供应紧张的地区，采用天然气分布式能源技术可以缓解能源供应压力，提高能源安全性。

此外，该技术还可应用于可再生能源发电系统中，作为调峰和备用电源，提高电力系统的稳定性。

五、创新要点1. 高效燃气轮机技术：采用先进的燃气轮机技术，提高天然气利用率和发电效率。

2. 余热回收技术：利用燃气轮机或内燃机排放的余热，通过余热回收系统转化为其他形式的能源，进一步提高能源利用效率。

3. 能耗综合管理：采用智能能耗管理系统，实时监控能源消耗和设备运行状况，实现能源的优化配置和节能减排。