史煒：航改型燃機在分布式能源系統中的應用

編者按：2020年9月17～18日，以“塑造新模式•激活新動能”為主題的“第十六屆中國分布式能源國際論壇暨2020綜合能源展覽會”在山東濟南召開，本次論壇由中國能源網主辦，中國能源研究會分布式能源專業(yè)委員會、水發(fā)能源集團有限公司聯合主辦。會上，華電通用輕型燃機設備有限公司技術部經理史煒發(fā)表了“航改型燃機在分布式能源系統中的應用”的主旨演講。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

尊敬的各位來賓，各位專家，大家上午好。

我來自華電通用輕型燃機設備有限公司的史煒，也很榮幸大會能給我們這樣一個平臺，在這邊進行關于分布式能源的交流。從昨天到今天，包括我們前面幾位同仁，也都介紹各個功率段的一些設備，包括他們的一些應用的場景做了一個廣泛的介紹。其實我這邊今天要分享的主題是關于航改型燃機在分布式能源系統中的應用。

在我今天分享的過程當中，可能我分享的內容也稍微做了一些調整。

關于分布式能源基本概念，我就不再多說了，因為在座的都是專家，我們無非是對于這個能源的一個提及利用，從規(guī)模上來講可以分為樓宇式包括區(qū)域式。

因為本身進入中國市場比較晚，好多朋友有一種誤解，說你們是不是把舊的航空發(fā)動機改造，然后用在發(fā)電或者驅動上面，是一個比較大的誤解。首先它的技術本身當然是來源于航空發(fā)動機，但是它在這個生產的過程當中，它和航空發(fā)動機可能是同一個工廠，不同的生產線，造出來的也都是新機，并不是舊的報廢的航空發(fā)動機。從天上到地下必須要做一些改變，比如前端風扇，包括增加進氣導葉，支撐系統等等。所謂的航改型燃氣輪機，另外一個命名區(qū)別于重型燃氣輪機，它的得名主要就來源于它的體積小，重量輕。大家可以想象一下，如果是很重的一個疙瘩掛在飛機下面也飛不起來。

分為GE系列，普惠FTE系列，羅羅RB211系列。

原型機大家都可以看到，波音空客，通過改造得來的航改型燃氣輪機。主要是引進了LM2500以及LM6000，從這個功率帶來講，主要負責的大概在20兆瓦到60兆瓦之間，這個功率段區(qū)域性分布式能源運用當中非常適用的功率段。

首先它的啟動非常的快速，負荷調節(jié)非常的靈活。這個主要得益于它的多軸設計，因為重型原機大多數都是多軸的設計，多軸設計意味著它的軸性更加的靈活，效率更高。包括我們對重型燃機來講有一個最低運行負荷的限制，但是我們航改型燃氣輪機自由的調節(jié)，沒有這個方面的限制。其次我們說航改型燃氣輪機可以無限次啟停，啟停不損傷壽命，前面可能也有同行提到了關于重型燃機來講，在多次啟停下面，包括在分標準公眾號運行下面，可能都會對它的壽命產生影響，但是對于航改型燃氣輪機來講，采用了大量航空的材料，包括采用了薄壁中空的結構，所以使得它在多次啟停上面沒有任何壽命的限制。實實在在的運行生命，可能隨著啟停次數增多，壽命會大大的減少。

還有一點，我剛才也提到體積非常小，重量非常輕，跟同級別的航改型燃氣輪機相比，大約在三到五分之一。

大家可以看到，這個燃機倉，發(fā)電機包括控制倉是放在三個拖車上面，只要用一個車頭就可以方便的把整個機組進行一個移動，可以進行快速的配置，也被譽為我們說輪子上的發(fā)電站。它主要的應用場景是在一些場景救災，包括在一些電網欠發(fā)達的地區(qū)，布置調控用電等等，因為它的配置是非?？焖俚?，基本上在兩周之內就可以實現發(fā)電。

對于LM、TM這個系列當中的一些應用，它的其實用途也是非常的廣泛。其實我們大家可能在國內知道的比較多的M2500，在西氣東輸的增壓上面用的比較多，包括像美國的也是用的2500的原型機。對于分布式能源來講，整個需求的變化也非常大，其實這么一些特點，也決定了其實航改型燃機是非常適合應用于我們說這個分布式能源系統的。

這個是主要的一些性能參數，我這邊就不著重講了，主要提一點，大家可以看到M6000這塊燃機，單機循環(huán)效率可以達到42%，對于同級別的重型燃機來講，一般的效率也就是在38%左右，所以說這幾個點差距是非常大的。

這是非常典型的，在我們華電新裝，在上海的閔行區(qū)，我們公司也就在能源站的旁邊，也是來自于工業(yè)區(qū)燃煤鍋爐改造。在改造的過程當中，最早說2017是上了兩臺LM6000，隨著負荷的不斷增加，還有三期另外的兩臺2055+G4，目前運行小時基本上在8200小時左右。

這個是華潤常州的一個項目，也是燃煤鍋爐的改造，也是工業(yè)園區(qū)，目前配置了兩臺6000，通過不同的配置，很好的滿足蒸汽負荷的變化。

這是美國紐約Pouch熱電，首先LM6000的占地非常小，我們也可以說它對環(huán)境是非常有效的，你看一墻之隔旁邊就是購物中心，就是居民區(qū)，對于我們能源站來講是非常環(huán)保的，從環(huán)保，噪音，各個方面來講都是符合我們說分布式能源站的需求。

這個是我們LM6000的成套機組的主要的一些設備，都是一個集成化，模塊化的一個布置。

下面是我重點要今天跟大家分享的內容。其實我們說這個分布式能源，并不僅僅是天然氣，而且大家昨天也好，今天也好都提到了，對于光伏、風電等等這些可再生能源，在分布式能源中的比重增加，其實對這個電網穩(wěn)定性提出了非常大的挑戰(zhàn)。因為風電也好，光電也好它的波動性非常大。在我們國家來講，電力輔助服務的市場也比較晚，昨天今天大家也提到市場化的交易。我們國家目前也出臺了一些方案等等，來健全和完善我們這個電力輔助服務的這一塊的市場交易，這個電力輔助服務主要包括可以啟動，包括調峰，調頻，以及旋轉備用等等這樣的一些功能。

對于能夠提供電力輔助服務的這一些機組或者說廠家來講，政府是會有補貼的。

這個是一個非常典型的案例，這個是美國的加州電網，這張圖又被叫做鴨子圖，大家可以看到這個形狀非常像一個鴨子，這是原來2014年加州電網對于凈負荷的預測，實際的電網需求扣除風電和光伏發(fā)電所發(fā)的功率。大家可以看到這個鴨子的肚子基本上是中午到下午的時間段，這個時間段正好是光伏和風電資源非常豐富的階段。在這個階段大家可以看到，隨著時間從2012年到2020年，鴨子肚子越來越大，這意味著風電和光伏的時間段不斷地增加，對其他發(fā)電的需求比較小。大家看到到了傍晚的時候，也就是在鴨子頭的位置，這個頭越投越高，因為大家在傍晚的時候，大家下班回家了等等，這個時候用電的需求在不斷地增加。但是這個時候光伏和風電的資源不斷地削減，這個時候非常大的爬坡率，需要人員，需要發(fā)電系統進行填補，這個是我們說在風電和光伏這些可再生能源的占比不斷增加的情況下，會給我們的電網穩(wěn)定性特別更大的挑戰(zhàn)。

對于航改型燃氣輪機，在電網穩(wěn)定性，包括電力輔助服務的需求的匹配度是非常高的。在啟動，調峰，互補等等，都可以平衡可再生能源的間歇性和波動性，以及各類的電網輔助服務?？梢赃_到30兆瓦每分鐘，跟同級別的重型燃機來比的話，基本上是8到10倍的差距，它的啟動也非常快，5分鐘就可以達到滿負荷，這些啟停等等這樣一些特點，非常適用于我們說的對于電網穩(wěn)定性的一個補充。

對于黑啟動來講，大家知道，在大面積停電等等這樣的情況下，需要黑啟動的電源點把這個激活，對外部的資源需求是非常小的，最小的2500的話，只需要200多千瓦的這么一個功率輸入就可以把整個機組給帶起來，從而激活我們說作為電網的黑啟動服務電，激活整個電網。

我前面也提到，對于現代化的電網來講，分布式能源系統當中，不僅僅是天然氣的分布式能源，還有和可再生能源的一個互相的結合。下面我們來看一些案例，這個是M6000風電互補的項目，這是在美國，對風電廠的波動進行了補償，大家可以看到右邊圖當中，黑色的曲線是風電的波動，紅色和綠色的曲線是預期的電力輸出和燃機實際的電力輸出，很好的匹配和補償了風電廠的波動。

這是另外一個LM6000的，混合系統的概念，它是結合了電池儲能，以及燃氣輪機以及控制系統。

這個控制系統大家可以看左邊這張圖的話，這就是一個功率輸出的適宜，在電網需要快速輸出及時響應的時候，儲能可以快速的放電，前面一分多鐘可以由儲能系統進行供電，儲能電池的系統供電越來越少，反過來達到滿負荷之后，也可以給電池系統進行充電，這個是在世界首例的美國南加州執(zhí)行的一個項目，包括說將來我們說燃機在燒氫氣能源的技術有了突破之后，大家也可以想象到氣峰，氣荒多余的用地，用氫帶來燃氣輪機，可以帶來100%的清潔能源的使用。

對于華電通用來講，簡單介紹一下，是中國華電集團和美國GE的一家合資公司，既不是代理商，對于我們這個合資公司來講，華電集團是51%的控股方。我們是GE全球第三家航改型燃氣輪機裝備公司，目前休斯敦工廠關停，我們也是中國唯一的一家關于航改型燃氣輪機機組的研發(fā)、生產、銷售服務的綜合基地。

我們主要有三大業(yè)務板塊，LM業(yè)務，TM業(yè)務。目前LM業(yè)務，包括發(fā)電集團內，發(fā)電集團外的項目，還有馬來西亞的幾臺機組。TM我們去年也是實現了在巴哈馬，用于災后重建。第三塊就是備件以及服務這塊。

雖然我們成立時間不長，我們是2012年成立的，但是我們一直致力于本地化的發(fā)展，通過銷售的本地化，我們目前其實在國內機組的保有量是最大的，也可以給大家提供學習、交流、考察等等各種各樣的機會。

關于生產的本地化，我們可以給本地的客戶提供更靈活的交期，以及生產進度更易控制，包括零部件的本地化可以很大的降低成本。

關于服務的本地化，我們目前是建立了將近30人的服務團隊，而且都是國內的工程師，我們公司也有全球唯一的一位具備燃燒調整資質的工程師，之前是一位，現在可能會有兩位，因為有一位快要拿到這個證書了。

我們可以實現沒有語言的識別化，包括沒有時差，所有的服務都可以在本地進行完成。

另外一塊就是對數字化這塊，我們現在也是不斷地在建立數字化的服務方案，包括一站式的服務平臺，包括遠程診斷的中心，包括將來能夠實現仿真劑的培訓，也可以給我們國內的用戶，帶來多種多樣服務的方式以及更迅捷，更快速的服務。我今天的分享就到這里，謝謝各位。