分布式燃气热电联产在“西气东输”市场中的应用（下）
微燃机是一种典型的用户能源系统，可以为楼宇和小型工厂项目提供现场电力、热力、制冷能源，燃料使用天然气、煤制气、LPG和柴油。
微燃机是一种现场能源系统，采用了无人职守的智能化自动控制技术，晶体变频控制技术，可以自动跟踪频率调节，保证了安全运行。回热器为选装设备，回热循环发电效率为25-28%，但排烟温度降低到300℃以下，热电综合效率75%左右。不使用回热器发电效率14-16%左右，排烟温度降低到600℃以上，热电综合效率85%。宝曼公司一项特殊设计，将回热器增加了自动调节功能，控制空气回热交换量，以适应热量需求的变化，解决了用户的调节问题。微燃机在小型燃气锅炉、直燃机中可以代替燃烧器，也可以直接用于炉窑、烘干、加热、给水加温等工艺流程中。可以单独运行，也可多台联合运行。与远大余热溴化锂空调联合循环的微燃机系统已经在美国投入运行，非常使用与楼宇热电冷项目。
宝曼微燃机 Bowman TG80 CHP 性比较分析
设备 | % | 回热循环 | 前置循环 | 燃气锅炉(比较) |
系统供热出力 | KW(th) | 150 | 420 | 420 |
小时供暖量（冷） | Cal/M2/hr | 43（56） | 43（56） | 43（56） |
设备供暖面积 | M2 | 3000 | 8400 | 8400 |
设备利用小时 | Hrs | 6500 | 6500 | 6500 |
年热收入 |
| 161,259.54 | 451,526.72 | 451,526.72 |
燃机发电效率 | % | 26 | 14 | 0 |
发电系统净出力 | KW(e)（含压缩机功率损失） | 76.2 | 72.9 | 0 |
年电收入 | 元/a | 257,556.00 | 246,402.00 | - |
燃料消耗量 | MJ/hr | M³/hr | 31.8 | 59 |
年燃料费 | 元/a | 289,380.00 | 536,900.00 | 438,381.65 |
千瓦运行费 | 元/kWh | 0.05 | 0.05 | 0 |
运行维护费 | 元/a | 24,765.00 | 23,692.50 | 25,000.00 |
收益 | 元/a | 104,670.54 | 137,336.22 | -11,854.93 |
单位造价 | 元/kW | 5,162.60 | 6,972.00 |
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设备投资回收周期 | 年 | 3.95 | 4.06 | -21.09 |
注：天然气价1.4元/m³,电价0.52元/kWh, 采暖费标准26元/M2/a并按此核算冷费。
微燃机涡轮结构
三、燃气内燃机：指以天然气为燃料的内燃机，已经具有十分悠久的，第一台卡特彼勒燃气内燃机制造于1941年。目前世界上很多厂家，可以提供几十千瓦到几千千瓦的各种设备，美国卡特彼勒公司的产品依然是标志性产品。
燃气内燃机将燃料与空气注入气缸混合压缩，点火引发其爆燃做功，推动活塞运行，通过气缸连杆和曲轴，驱动发电机发电。燃烧后的烟气温度达到500℃以上、汽缸套冷却水可以达到110℃，在加上空气压缩机和润滑油冷却水中的热量，可以回收用于热电联产。燃气内燃机的优点是发电效率较高，设备投资较低，缺点是余热回收复杂，余热品质较低。
燃气内燃机与余热溴化锂空调联合循环运行的技术方案已经解决，新希望集团在成都其酒店内将一台内燃机与余热溴化锂空调连接，直接回收余热制冷。目前卡特正在与远大合作配套，准备向有关项目提供全套系统。
卡特彼勒燃气内燃发电机热电联产技术参数
机型 | 单位 | G3306TA | G3406TA | G3406LE | G3412TA | G3508LE | G3612SITA | G3616SITA |
发电机额定输出功率 | KW | 110 | 190 | 350 | 519 | 1025 | 2400 | 3385 |
发动机转速 | Rpm | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | 1000 | 1000 |
涡轮压缩机压缩比 |
| 8.0:1 | 11.6:1 | 9.7:1 | 12.5:1 | 11.0:1 | 9.0:1 | 9.0:1 |
最小进气压力 | kg/cm2 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 3.02 | 3.02 |
能量消耗（低热值） | MJ/hr | 1451 | 2073 | 3758 | 5044 | 10810 | 23925 | 33381 |
天然气耗量* | M3/hr | 41.6 | 59.4 | 107.7 | 144.6 | 309.9 | 685.9 | 957.0 |
废烟气排量 | M3/hr | 418 | 904 | 1278 | 2509 | 4815 | 37472 | 51928 |
废烟气温度 | °C | 540 | 415 | 450 | 453 | 445 | 450 | 446 |
废烟气排热量 | MJ/hr | 263 | 382 | 616 | 1166 | 2199 | 5438 | 7445 |
废烟气含氧量 | % | 0.5 | 8.5 | 4 | 10.2 | 8.2 | 12.3 | 12.2 |
缸套冷却水出口温度 | °C | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 88 | 88 |
缸套冷却水排热量 | MJ/hr | 594 | 612 | 1350 | 936 | 2937 | 2218 | 2986 |
中冷器进口温度 | °C | 54 | 32 | 32 | 32 | 32 | 54 | 32 |
中冷器/润滑油排热量 | MJ/hr | 18 | 97 | 83 | 216 | 695 | 1462 | 2366 |
发电热效率 | % | 27.29 | 33.00 | 33.53 | 37.04 | 34.14 | 36.11 | 36.51 |
供热效率 | % | 54.27 | 47.37 | 49.07 | 41.36 | 48.55 | 34.30 | 34.50 |
总热效率** | % | 81.56 | 80.36 | 82.60 | 78.40 | 82.68 | 70.41 | 71.01 |
热电比** | % | 199 | 144 | 146 | 112 | 142 | 95 | 95 |
四、燃气外燃机：这是古老的斯特林发动机的新技术革新版本，在微型热电联产和余热利用中具有极大的潜力。它的基本结构为一个热腔和一个冷腔，冷腔内的介质为氢，当热腔加温使氢流动推动冷腔中的活塞运行带动一个轮盘旋转，氢在冷腔中被冷却后流回热腔再循环。标志性产品是美国STM动力公司的产品，目前能够提供25kW机组，正在2-5kW和200kW机组。外燃机是一种应用非常广泛的技术，只要热腔温度达到700℃就可以发电，可利用一切可以燃烧的燃料，甚至植物热解气体和木材，还可利用太阳能，海拔高度对其基本没有影响。外燃机热电联产只能提供电力和热水，但作为楼宇供应热水的设备非常，一台25kW外燃机每小时可以供应近1吨 55℃热水，每天22吨约满足450人的生活热水。
STM外燃机与燃气锅炉生产热水经济性比较（上海地区）
项目 | 单位 | STM外燃机 | 燃气锅炉 |
造价 | 元 | 200,000 | 150,000 |
发电输出功率 | kW | 25 | 0 |
供热功率 | kW | 44 | 44 |
电价 | 元/kWh | 0.61 |
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电收入 | 元/hrs | 15.25 |
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小时热水供应量 | kg/hrs | 1082.56 | 1082.56 |
热水加热费 | 元/t | 11.01 | 11.01 |
加热收入 | 元/hrs | 11.92 | 11.92 |
小时收入合计 | 元/hrs | 27.17 | 11.92 |
维护费 | 元/kWh | 0.03 |
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小时天然气消耗 | M3 | 8.71 | 5.68 |
天然气价格 | 元/M3 | 2.1 | 2.1 |
天然气费用 | 元/hrs | 18.30 | 11.92 |
维护费用 | 元/hrs | 0.75 | 0 |
收益 | 元/hrs | 8.12 | 0.00 |
设备寿命周期内收益 | 元 | 405,822.04 | 0 |
年设备利用时间 | hrs | 8500 |
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年收益 | 元/年 | 68,989.75 |
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投资回收周期 |
| 2.90 |
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外燃机适意图 25kW外燃机外型 
STM外燃机性能
发电输出功率 | kW | 25 |
效率 | % | 29.6 |
供热功率 | kW | 44 |
供热效率 | % | 52.1 |
燃料消耗量 | MJ | 304.05 |
功率输出总量 | kW | 69 |
热电总效率 | % | 81.7 |
小时天然气消耗 | M3 | 8.65 |
转速 | rpm | 1800 |
尺寸（长/宽/高） | cm | 201/76/107 |
NOx | g/kWh | 0.05 |
CO | g/kWh | 0.25 |
大修周期 | hrs | 50000 |
能源要积极应对新技术革命的挑战
无论我们是否喜欢它，无论我们能否适应它，小型分布式多功能的能源系统--“第二代能源系统”将会在今后几年中迅速进入市场，这将是一个多米诺骨牌的效应。一旦你费尽财力物力，花了几年的时间，将原来的热电厂改造成一个大型燃机热电厂时，忽然发现你已经无热可供，并因此而不能发电，这将是一个什么样的后果。我们在西气东输的配套改造工程中必须充分考虑这一因素，只有从容应对才能确保立于不败之地。
热电企业如何才能真正有效地应对这一挑战？
第一、在改造中一定要坚持“适度规模”，切不可一味求大，尽力在最低的代价内完成改造，不要盲目扩大规模，在现有的输变电容量和供热条件下指定改造选型发方案。
第二、抓住机遇，及时从生产型向服务型转化。热电企业必须从纯生产型和只能提供热力和电力的单一产品型企业，逐步有计划地向运行维修服务性企业过度，将自己的生产环节融入用户的工艺系统，发挥己之专长以知识型经营代替产品型经营，才能不断扩大市场占有率。“第二代能源系统”的建立将更加依赖于社会化的服务体系，谁先拥有占据这一领域谁将在未来能源行业中占据新的主动位置。
用户在选择新型能源系统时，面临着一个谁来设计配套？谁来建设安装？谁来运行管理？谁来维护检修？这就是我们的商机，这就是我们的未来。如果我们不干，在社会上就会迅速出现大量的服务企业，占领这个市场。热电企业如果参加竞争，将是最有优势的，比任何能源企业都更具竞争力。不过认识不能及时转变，所有的优势都等于零。
目前，能源网正在与热电专业委员会筹组一个策略联盟，与设备商合作，指定一整套应对方案，建立一个能够面向未来市场的战略同盟，逐步在各地有条件的地区发展“第二代能源系统”。
利用一切可以利用的资源，以最大限度地提高能源利用效率，利用技术优势和智能化控制系统，建设一个销售、设计、建设安装、运行管理、检修维护、投融资系统，实行标准化特许经营，为中国能源事业和环境工作的持续发展作出贡献，我们非常欢迎大家的加盟。
第三、利用天然气时代的到来，积极创新，开发创造热电市场。天然气资源和燃气轮机技术为我们提供了一个创造机遇的可能，因为小型、微性燃气轮机可以用于各种民用、工业项目，甚至农业项目。例如：1、楼宇热电冷：将燃机与溴化锂空调联合循环，对楼宇（商场、学校、办公室、等）供电、供热、供冷、供卫生热水；2、燃机余热直接利用：将燃机的高温烟气直接用于陶瓷、石膏板、造纸等产品的烘干；3、直接利用微燃机参与工艺流程：在食品加工、医药、精细化工等生产工艺中，利用燃机余热和电力就近参加工艺流程；4、为工厂化农业提供能量：植物需要二氧化碳、有足够的二氧化碳和少量肥料，植物就可以茂盛生长，小型、微型燃机可以将利用后烟气中的低温热量、水蒸汽、少量氮氧化物和二氧化碳资源注入大棚，支持无害蔬菜、水果和花卉等农产品的生产；5、领域的服务：小、微燃机和外燃机可以用于船舶、汽车动力。50kW的燃机可以驱动一辆11米长的压缩天然气--蓄电池混合动力巴士，排放达到欧洲5号标准。2台80千瓦的电驱动动力系统，可以推动一条相当吨位的内河游艇，余热还可以制冷采暖，以及生产洁净水等，这些系统都将需要服务的支持。
分布式热电冷联产是世界能源发展的趋势，对与能源行业的从业人员，你可以不喜欢它，但你将无法回避它。天然气利用和动力技术的微型化给我们带来一次新的挑战，也给我们带来了无限的机遇，让我们积极地迎接这新技术的革命浪潮。