某园区式天然气分布式能源站机组选型设计毕皓

某园区式天然气分布式能源站机组选型设计毕皓

毕皓孙锦余钟惟剑袁韩生

（南电能源综合利用股份有限公司广东广州510530）

摘要：天然气分布式能源站在国内得到了越来越广泛的使用，而其中机组的选型关系直接关系到投资总额和项目运营的经济性。因此正确的配置天然气分布式能源站的机组具有重要意义。本文描述了某工业园区天然气分布式能源站项目机组选型过程，通过“以热定电”的科学论证，为同类型项目机组选型提供了参考。

关键词：天然气分布式能源站；选型；以热定电

引言

近些年，随着我国天然气产业的高速发展和普及，建立在能源梯级利用概念基础上，集发电、制冷、供热（采暖和供热水）等过程为一体的的天然气分布式能源站逐渐出现在各能源需求点上。天然气分布式能源站按用户类型一般分为楼宇型和区域型两种类型。楼宇型一般适用于二次能源需求性质相近且用户相对集中的楼宇（群），包括宾馆、学校、医院、写字楼以及商场等，一般采用内燃机或小型燃气轮机作为动力设备。区域型一般适用于冷、热（包括蒸汽、热水）、电需求较大的工业园区、产业园区、大型商务区等，一般采用燃气轮机作为动力设备。对于用户的不同冷、热、电负荷需求，分布式能源站的装机容量需求各有特点，电源的选型关系到整个系统的综合性能、利用率和投资效益等，因此正确地配置天然气分布式能源站具有重要意义。

1某工业园热负荷分析

1.1工业热用户现状

某工业园位于湖北省某县级市内，目前园区内尚无集中热用户，只有零散热用户工业园现有用热工业企业9家，主要分为医药、食品加工、建材等三种类型。企业均是自备锅炉以满足生产用热需求，热负荷统计详见表1所示。

LM6000系列航改型燃气轮机单机功率在40-50MW主力机型的主要项对比分析如下：

a天然气进气压力

PDSprint、PFSprint、PD、PF的进气压力均为46.5bar.g，PH的进气压力为62bar.g，本工程的天然气压力为的管网设计压力约50bar.g。除了PF机型，选择其他LM6000系列中的哪一款机型，不需要设置增压站。因此，若采用PH机型后投资、系统的厂用电率将大于其他机型。

b余热可利用量

燃气轮机的余热回收利用主要指排烟热量，其大小取决于排烟量和排烟温度，从上面的数据分析来看，PH机型的排烟温度高27.2℃，排烟流量大16.5t/h，PH比PDSprint机型的排烟热量约大10%。

c机组造价

单台国产PDSprint比PH机组造价低280万美元，比PFSprint机组造价低150万美元，国产PDSprint机组的单位千瓦造价为358$/kW（折算到同等FOB价格比较），PH机组单位千瓦造价为406$/kW（以上数据来自GasTurbineWorldGTWHandbook）。

d运行业绩

PDSprint、PFSprint、PD、PF均为成熟机型，国际上共1000多台机组在运行，其中国内有9台应用（含5台LM6000PA机组），这几款机组在国内外已有超过15万小时的实际运行时间，运行经验丰富。而PH是新产品2011年1月完成实验，目前全球只有一例实际应用的案例，技术成熟性有待检验。

e售后服务与备品备件

LM6000PFSprint为中国华电集团公司与GE合资公司的主打产品，2014年上半年实现国产，国产机组的单台价格将比国外采购再降低100万美元左右。此外，备品备件的价格也将有一定的优惠，且国内能实现一、二级维护，售后服务将更加及时，且费用低。

结论：从适合本项目的GE几款机型的对比分析，采用LM6000PFSprint作为推荐机型，参数如表6所示。

由上表可见，本项目的热效率为70.05%，热电比为51.34%，符合《热电联产项目可行性研究技术规定》中“常规燃气轮机热电厂”：“全厂年平均总热效率应大于55%”、“各容量等级燃气轮机热电联产的热电比年平均应大于30%”的要求。符合国家发改委、财政部、建设部和国家能源局发布的《关于发展天然气分布式能源的意见》（发改能源〔2011〕2196号）中“原则上天然气分布式能源全年综合利用效率应高于70%”的要求。

4结论与建议

燃气冷热联供系统是降低天然气分布式能源系统成本、提高天然气综合利用效率和系统可靠性的有效方式之一。其中如何合理地对燃气分布式能源站进行选型设计是决定项目成败的关键。

本文给出了园区式天然气热电联供分布式能源站的选型思路，初步探讨了国内主流小型燃气轮机在参数上的技术对比，并得出以下结论：

a因为国家对分布式能源站的政策上有明确的要求，园区式分布式能源站在设计时对园区的热负荷摸索一定要准确，以热负荷来定燃机装机容量，确保达到政策要求的热电比和能源综合利用效率；

b燃气联合循环机组比较适用于园区式分布式能源站系统，以便提高能源综合利用效率，而燃气内燃机组比较适用于楼宇式分布式能源站系统。

c在50MW及以下的燃气轮机市场上，GE公司生产LM6000系列与其他公司产品相比具有明显高的热效率，得到市场的广泛青睐。

参考文献：

[1]李婧，李植鹏，肖鸣.天然气分布式能源系统机组选型研究.中外能源.2017（11）.19-25

[2]某天然气分布式能源站项目可行性研究报告