分布式能源項目設(shè)備選型

分布式能源項目設(shè)備選型正確選型首先需要深入了解每一種設(shè)備的特性，雖然我們可以選擇的技術(shù)和設(shè)備是很多的，但是由于項目的特性、用途、規(guī)模和資金情況決定了必然只有一種技術(shù)是最合適的。作為設(shè)計者，我們能不能篩選出這種正確的技術(shù)路線是一個關(guān)鍵因素。實際上，市場是不允許我們犯錯誤的，成套所在上海黃浦中心醫(yī)院因大樓建筑設(shè)計院容量要求大了，所以導(dǎo)致項目容量過大，致使該所在以后的分布式能源項目設(shè)計競爭中承擔(dān)了極大的負面影響。在分布式能源發(fā)展之初，因為每一個項目都具有示范和廣告效應(yīng)，如果出現(xiàn)問題人們未必會將責(zé)任歸于設(shè)備，因為這些設(shè)備在國外運行的好好的。也未必將責(zé)任歸于業(yè)主，因為業(yè)主不懂，最后承擔(dān)責(zé)任的只有設(shè)計單位。1.1、燃氣輪機:這是一種非常成熟的技術(shù)，從1939年第一臺燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)在德國運行至今65年，目前已經(jīng)是一種在世界上普遍使用的可靠技術(shù)。在分布式能源項目中，我們主要使用的是小型燃氣輪機，500-15000kW以下機組。小型燃氣輪機發(fā)電效率一般在20-35%之間，個別機組可達到40%，余熱全部是高品質(zhì)的煙氣，溫度500℃左右，非常便于回收，熱電聯(lián)產(chǎn)效率一般在75-85%之間。燃氣輪機余熱的煙氣中含氧超過15%，可以再加入燃料補燃。因為補燃是在500℃左右的基礎(chǔ)溫度上往上燒，燃料基本沒有浪費，非常節(jié)能。在排放允許的范圍內(nèi)，補燃可以至少再增加1.5倍的供熱量。燃氣輪機運行成本比較低，大修周期30000小時左右。該技術(shù)最具有代表性的應(yīng)該是美國Solar透平公司的產(chǎn)品，因為該公司占世界小型燃氣輪機市場的70%以上。小型燃氣輪機的氮氧化物排放15-80ppm,可以滿足北京的環(huán)保要求。Solar機組參數(shù)項目單位土星20人馬座40人馬座50水星60金牛座60金牛座70火星90火星100太陽神130燃機出力Kw11813418423440725069672890611043912533千瓦燃耗kJ/kWh14987131661254192091209311281115551126511115燃耗量GJ/h17.741.053.137.561.371.9104.7117.6139.3天然氣消耗量M3/h50312801510106617432158297733443961燃機發(fā)電折熱能GJ/h4.2512.3011.2414.6618.2524.2232.6237.5841.12燃機效率%24.0%27.3%28.7%39.1%29.8%31.9%31.2%32.0%32.4%燃機排煙溫度0C512443502351496482468491482煙氣流量t/h61.867.260.677.791.9138.20147.3176余熱鍋爐直接供熱(蒸汽壓力1034kPa,飽和）蒸汽量t/h3.78.310.64.61214.1192221.8蒸汽折凈熱能GJ/h9.0320.2521.8611.2229.2834.4046.3666.0077.40熱電效率%71.03%72.35%77.41%69.02%77.53%77.24%71.43%88.08%87.95%余熱鍋爐補燃至9270C直接供熱(蒸汽壓力1034kPa,飽和）補燃燃耗量GJ/h11.2037.9034.2040.8040.0050.9074.9076.1093.50天然氣消耗量M3/h3181078972116011371447213021642659蒸汽量t/h8.424.721.222.529.131.951.354.766.0蒸汽折凈熱能GJ/h20.5060.2761.4954.9071.0087.60121.17133.47161.04熱電效率%81.63%87.54%87.89%88.84%88.11%88.18%87.86%88.31%88.56%1.2、微型燃氣輪機:是將傳統(tǒng)燃氣輪機技術(shù)與新技術(shù)的一種融合，它將燃氣輪機微型化、簡單化，并結(jié)合先進的回?zé)峒夹g(shù)，永磁發(fā)電技術(shù)、電力變頻控制技術(shù)和智能控制技術(shù)進行了優(yōu)化整合，使其成為一種白色家電化的能源設(shè)備。由于將燃氣輪機復(fù)雜的轉(zhuǎn)子一次精密鑄造成一個輪盤上，讓其浮在空氣或磁懸浮軸承上高速旋轉(zhuǎn)，帶動永磁發(fā)電機高頻發(fā)電，再變頻到用戶需求的負荷供電。這一工藝使維護成本和檢修壽命得到根本改觀。例如英國Bowman公司的微型燃氣輪機大修周期3-5萬小時，每半年換一次油濾，每一年換一次機油和空氣過濾器，清洗一下燃料過濾器，與內(nèi)燃機比較基本可以算得上免維護機組。微燃機發(fā)電效率12-28%，熱電綜合效率75-90%，煙氣溫度278-550℃。微燃機可以模塊化組合使用，Bowman能夠?qū)?臺可以調(diào)節(jié)供熱量的TG80BG機組組合使用，組成一個發(fā)電80-640kW，供熱150-2304kW的柔性系統(tǒng)，適應(yīng)性極強。熱量相當(dāng)一臺1200kW小型燃氣輪機，電量與一臺650kW燃氣輪機可輸出的電能沒有區(qū)別，但650kW燃氣輪機的發(fā)電效率只有21%，而微燃機模塊組合可達27%以上。其設(shè)備運行的安全可靠性提高7倍，因為任何一臺微燃機停機也僅損失1/8的電量。Bowman微型燃氣輪機組合系統(tǒng)項目單位TG80RC-G-R機組數(shù)量Units12345發(fā)電容量kW80160240320400Bypass0%發(fā)電效率28%煙氣溫度℃260進氣量kg/s0.811.622.433.244.05排氣量kg/s0.821.632.453.264.08燃耗量kW287.76571.52863.281151.041438.80煙氣余熱量kW197.76391.52593.28791.04988.80排煙95℃可回收熱量kW121.50251.00376.50502.01627.510.9MPa蒸氣量kg/h181.01370.03551.04740.06921.07Bypass25%發(fā)電效率25%煙氣溫度℃337進氣量kg/s0.811.612.423.224.03排氣量kg/s0.811.632.443.254.07燃耗量kW323.61647.22970.831294.441618.05煙氣余熱量kW233.61467.22700.83934.441168.05排煙95℃可回收熱量kW167.75331.51503.26671.02838.770.9MPa蒸氣量kg/h247.30494.61741.91989.221236.52Bypass50%發(fā)電效率22%煙氣溫度℃413進氣量kg/s0.801.602.413.214.01排氣量kg/s0.811.622.433.244.05燃耗量kW369.15738.291107.441476.591841.74煙氣余熱量kW279.15558.29837.441116.591391.74排煙95℃可回收熱量kW214.94429.87644.81859.751074.680.9MPa蒸氣量kg/h316.86633.72950.581267.441584.30Bowman微型燃氣輪機組合系統(tǒng)制冷量項目單位TG80RC-G-R機組數(shù)量units12345發(fā)電容量kW80160240320400排煙95℃可回收熱量kW214.94429.87644.81859.751074.680.9MP蒸汽量kg278.64557.27831.911114.541393.18制冷量kW229.44458.88689.47921.031149.11冷噸USRt61.32130.64196.29262.21327.15COP-蒸汽1.071.071.071.071.07COP-煙氣0.820.820.820.820.82Bowman微型燃氣輪機組組合配置還可以與煙氣吸收式制冷機組匹配使用，并利用制冷機組較高的排煙溫度進行除濕。Bowman微型燃氣輪機組合系統(tǒng)與煙氣型直燃機組合項目單位TG80RC-G-R機組數(shù)量units12345發(fā)電容量kW80160240320400Bypass0%發(fā)電效率28%煙氣溫度℃260進氣量kg/s0.811.622.433.244.05排氣量kg/s0.821.632.453.264.08燃耗量kW287.76571.52863.281151.041438.80煙氣余熱量kW197.76391.52593.28791.04988.80排煙170℃可回收熱量kW68.46136.91201.37273.82342.28制冷量kW88.99177.98266.98351.97444.96USRt21.3150.6271.93101.24126.55Bypass25%發(fā)電效率25%煙氣溫度℃337進氣量kg/s0.811.612.423.224.03排氣量kg/s0.811.331.992.653.32燃耗量kW323.61647.22970.831294.441618.05煙氣余熱量kW233.61467.22700.83934.441168.05排煙170℃可回收熱量kW111.76231.53347.29463.06578.82制冷量kW150.49300.99451.48601.98752.47USRt42.8081.61128.41171.21214.01Bypass50%發(fā)電效率22%煙氣溫度℃413進氣量kg/s0.801.602.413.214.01排氣量kg/s0.811.622.433.244.05燃耗量kW369.15738.291107.441476.591841.74煙氣余熱量kW279.15558.29837.441116.591391.74排煙170℃可回收熱量kW164.24328.49492.73656.98821.22制冷量kW213.52427.03640.55854.071067.59USRt60.73121.45182.18242.91303.641.3、燃氣內(nèi)燃機:突出的優(yōu)勢是單位造價低發(fā)電效率效率高，發(fā)電效率一般在35-41%。這是一種傳統(tǒng)的能源利用設(shè)備，應(yīng)用非常普遍，可以配到各種容量的機組。但有一利必有一弊，內(nèi)燃機的余熱有4種：500℃左右的煙氣、90-110℃缸套冷卻水、50-80℃中冷器冷卻水和滑油冷卻水，回收比較麻煩，特別是中冷器和滑油冷卻水，如果不能及時利用就必須使用冷卻塔降溫，否則不能安全工作。此外，一般每500-750小時要更換機油，還要更換火花塞，大修周期可以達到3-6萬小時，但每次大修的工作量非常大。所以，該設(shè)備運行成本比較高。一般機組排放在250-500mg/Nm3，但可以采用催化等技術(shù)降低排放。內(nèi)燃機熱電效率示意1.4、外燃機:采用斯特林循環(huán)技術(shù)的外燃機如同一個蒸汽式活塞發(fā)動機，但工質(zhì)不是水蒸氣，而是高壓氫氣。外燃機有一個熱腔和一個冷腔，熱腔燃燒加溫工質(zhì)，推動冷腔活塞運行驅(qū)動一個旋轉(zhuǎn)斜盤推動發(fā)電機發(fā)電。這一技術(shù)使活塞不用在熱端作功，既不消耗機油，也沒有變溫條件下的摩擦，所以，設(shè)備幾乎不用維護，兩年視情更換機油，一年加一次制造氫的去離子水。部件只有內(nèi)燃機的50%，大修壽命達到5萬小時，發(fā)電效率31.5%，熱電綜合效率82%以上，噪音65分貝（1米），氮氧化物排放8ppm，一氧化碳1ppm。而且也可以模塊化組合使用，可以8臺組合為一個440kW機組單元。該技術(shù)可以使用各種低熱值燃料，只要燃料低熱值達到2670大卡/m3，就可以正常允許發(fā)電。但是，有一利必有一弊，它的余熱最高65℃，不足以用于制冷。1.5、余熱鍋爐:將煙氣余熱回收的氣——水換熱器，是一種非常成熟的技術(shù)?？梢耘c燃氣輪機、微燃機和內(nèi)燃機匹配，回收其煙氣中的熱量。1.7、余熱制冷機組:利用動力機余熱的制冷機組：1