于永堂：雙碳目標下分布式發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用踐行

編者按：2021年12月7-8日，以“雙碳目標下的智慧方案與行業(yè)機遇”為主題的第十七屆中國分布式能源國際論壇于西安召開。本次會議由中國能源研究會分布式能源專業(yè)委員會、中國能源網(wǎng)主辦，陜西分布式能源股份有限公司聯(lián)合主辦。會上，卡特彼勒電力事業(yè)部資深行業(yè)經(jīng)理于永堂發(fā)表了“雙碳目標下分布式發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用踐行”的主旨演講。

以下內(nèi)容根據(jù)大會演講實錄進行整理。

主持人 周濤：今天下午的第一個環(huán)節(jié)，我們看到了能環(huán)寶系統(tǒng)、陜鼓和西電也做了精彩的內(nèi)容分享。前三位都是女將，我們老說婦女頂起半邊天，這可是大半個天都被女將給頂?shù)搅恕?/p>

今天下午第一部分壓軸的是卡特彼勒電力事業(yè)部資深行業(yè)經(jīng)理于永堂于總，卡特彼勒不僅是老牌國際企業(yè)，而且上來一位男子漢，我們看看于總給我們做什么樣的雄性展示!

于永堂：謝謝各位領(lǐng)導(dǎo)、專家。

前面的演講嘉賓已經(jīng)對分布式能源做了非常好的闡述，同時對分布式能源的優(yōu)點做了介紹，卡特彼勒作為燃氣發(fā)電機供應(yīng)商，我就在雙碳目標下針對我們分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用實踐做一下介紹，對整個燃氣發(fā)電機組?？赡苡腥藢ㄌ乇死詹皇悄敲戳私猓視ㄌ乇死兆鲆粋€概述，同時對雙碳目標下分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用做一些具體的介紹。還有就是，我們在選購燃氣發(fā)電機組的時候有哪些考量，我做一下介紹。

卡特彼勒公司的一個概覽：我們?nèi)ツ甑匿N售收入是417億，今天會比明年有非常大的提升，同時卡特彼勒是一個代理商的體制，我們在全球190個國家有161個代理商。卡特彼勒的業(yè)務(wù)板塊，一提到卡特彼勒大家都知道，是全球最大的工程機械和礦山機械制造商，實際上我們作為柴油發(fā)電機組和燃氣發(fā)電機組，也是非常大的制造商之一。實際上我們整個能源和交通業(yè)務(wù)部門，在三個業(yè)務(wù)板塊里面是最大的。另外在這里簡單介紹一下，因為整個燃氣市場、燃氣發(fā)電機組，競爭對手不是太多，我們經(jīng)常會看到曼海姆品牌。卡特彼勒在2011年全資收購曼海姆品牌，也就是MWM，我們是兄弟，我們保持了雙品牌戰(zhàn)略，它們MWM是一個藍色，卡特彼勒是一個黃色。我們是兄弟，同時也是非常強的競爭對手?？ㄌ乇死詹恢皇窃谥袊?，在整個全世界都是代理商體制，卡特彼勒在中國有五大代理商。首先我要感謝整個西北西南區(qū)域的羅董親臨現(xiàn)場，過來支持展會。同時看一下整個華北華東還有臺灣，都歸屬于利星行機械。華南、新疆區(qū)域是信昌。我們所有的銷售和服務(wù)都是由代理商來完成的。

我們一直在講分布式能源，特別是在雙碳目標要求下，我們要開啟一個綠色能源管理，要切實降低碳排放，我們在冷熱電三連供、CCHP系統(tǒng)，還有一個是在燃氣發(fā)電機的備用，這一塊的應(yīng)用也是非常重要的，因為我們知道，整個天然氣發(fā)電機組可以顯著降低碳排放和氮氧化物排放，相比于傳統(tǒng)的火電來講。之前專家已經(jīng)做了很好的介紹，我就不再贅述對于CCHP系統(tǒng)的優(yōu)點。

另外在這里要隆重推出，我們講的100%純氫氣的內(nèi)燃發(fā)電機組的解決方案，因為它整個的排放是零碳排放。上午有些專家講到，氫能就是燃料電池，實際上我們這個氫能，100%內(nèi)燃發(fā)電機組現(xiàn)在也可以來使用。另外，我們這個100%純氫是指的一個相對概念，我們都知道，氫燃料電池對氫氣的清潔度和純度的需求是非常高的，有很大一部分使氫氣的純度要達到一定的要求。內(nèi)燃發(fā)電機組對于氫氣的要求就不是那么高，好比我有95%的氫氣，別的一些甲烷或者一氧化碳，我這個機組都是可以燒的。同時，內(nèi)燃發(fā)電機組100%純氫氣，前期投入是氫燃料電池的1/3到一半，當然不同設(shè)備的價格是不太一樣的。3516H，如果100%純氫的時候，它的額定功率達到1250千瓦，對當前來說是一個最大的氫氣機組。

另外，3516H如果用在天然氣的時候，它的功率輸出是2000千瓦。因為在中國也是想尋求一下純氫內(nèi)燃發(fā)電機組的試用案例，如果大家有氫氣和新能源，大家有興趣，我們可以具體進一步談一下以后合作示范項目，我們可以多做一些交流。

4-5月份發(fā)改委對天然氣管道要摻氫20%的時候，做了一個征求意見稿，其實卡特彼勒對天然氣管道摻氫20%的要求全線推出了，可以使用天然氣混氣25%氫氣的發(fā)電機組。在原來的基礎(chǔ)上開發(fā)出一個升級包，這個升級包對于新的發(fā)電機組適用，同時對于以前買的天然氣發(fā)電機組也可以適用，就是通過升級包以后做一些簡單的改造，使原來的天然氣發(fā)電機組，可以使用摻入20%的管道天然氣。另外，卡特彼勒在以前，對于不同的機型，對于氫氣的實驗都是不一樣的，有的是80%的氫氣，還有的是60%的。另外剛才說的100%我們都可以應(yīng)用了。

我們剛講到的是摻氫天然氣內(nèi)燃機組，另外，在摻氫以后，因為它有一個非常大的優(yōu)點，顯著地降低了二氧化碳排放和氮氧化合物排放，相對于原來的單純的天然氣機組來講，摻氫以后有非常大的優(yōu)點。對于整個燃氣發(fā)電機組一個選購考量，卡特彼勒作為一個非常大的燃氣發(fā)電機組供應(yīng)商，我們的功率范圍非常廣，從400到4500千瓦，我們都是有機組來提供的。同時我們有兩個型號，一個是G系列，G3500系列，還有一個是CG系列，就是剛才講的曼海姆生產(chǎn)的就是CG系列。原來美國拉斐特工廠和天津工廠生產(chǎn)的就是G系列，G3500系列。同時下面還有一些備用機組，針對市場一些需求，對燃氣備用發(fā)電機組，后面會具體講一下。

我們在過去十年，全球卡特彼勒燃氣發(fā)電機組一個裝機容量，整個裝機容量達到14600兆瓦，在不同的區(qū)域，一些安裝兆瓦和臺數(shù)的統(tǒng)計，都在這里列出。大家看一下這三個燃氣發(fā)電機組的生產(chǎn)廠，中國在天津有一個大的發(fā)電機生產(chǎn)廠。我們在美國的一個拉斐特工廠，同時在德國曼海姆，我們收購品牌以后也在曼海姆生產(chǎn)燃氣發(fā)電機組，它生產(chǎn)的是CG系列。

另外剛才講到一個CCHP分布式能源應(yīng)用最典型的一個應(yīng)用，上午講到光伏、風能可再生能源在網(wǎng)時間1700小時到2000小時平均每年，在這里我們給出來一年的電網(wǎng)，整個的光伏和風能并網(wǎng)的圖譜，下面藍色的就是我的電用不了過剩了，上面的電就是缺電。因為對一些風能還有光伏，有可能幾天甚至幾周都不會有條件來滿足，這時會造成非常大的電力短缺。這時候天然氣發(fā)電機組一個備用的3520機組就開始顯出它的威力了，因為我們對整個天然氣發(fā)電機組是這樣的，大家對燃氣發(fā)電機組有了解的可能非常清楚，燃氣發(fā)電機組在加載的時候就不能像柴油那樣突然加載，但是卡特彼勒針對市場需求，我們單獨開發(fā)了一個G3520系列，可以做到100%負載突加/突卸。我們這里也是有一個視頻，也是播放不了。但是我們后面有一個公眾號，公眾號上面有這個視頻，可以去看一下。我們整個3520燃氣機組可以在7.5秒之內(nèi)啟動，啟動以后在25秒從0加到滿載，這對這個機器來說加載時間最短的。

另外整個3520的功率范圍，從2兆瓦到2.6兆瓦，可以作為一個100%突加能力的備用機組應(yīng)用。為什么要開發(fā)這個市場?我們在國內(nèi)有些工廠突然限電，要用柴油機不可能的，因為碳排放太高了，顆粒物排放太高了，這時候天然氣就是很好的選擇。解決了我們以前的天然氣機組不能突加/突卸的一個弱點。同時，我們的燃氣發(fā)電機組可以做到整個水箱能裝在發(fā)電機組上，后面會單獨講為什么卡特彼勒能做到備用機組同時水箱能裝到發(fā)電機組上，曼海姆生產(chǎn)的機組，它的發(fā)電機組就無法做到這一點，它的水箱必須要遠置。

后面就分別看一下G系列天然氣發(fā)電機組，這個會在美國拉斐特工廠生產(chǎn)，但是由于中美貿(mào)易摩擦，關(guān)稅特別高，燃氣發(fā)電機組35%的關(guān)稅，這樣使H系列在國內(nèi)不可能銷售。但是我們也有辦法，我們在天津工廠生產(chǎn)，我們要從1500千瓦到2000千瓦，要做一些引進，使成本大大降低。另外H系列針對不同需求，有四種配置，高效率配置、高響應(yīng)配置、高溫高海拔配置。同時針對一些石油客戶，我們還做了高濕度高燃料響應(yīng)特性的機組。針對不同的配置，效率會有所不同。H系列的大修周期可以達到8萬小時，如果每年按8000小時計算，我可以用10年。

為什么我們能做到80000小時的大修時間?因為我們在最初設(shè)計H系列機組時做了特殊的設(shè)計，首先用了一個刮碳環(huán)切口式缸套的設(shè)計，這樣使機油消耗大大降低，燃油消耗率特別低。同時在3500H系列用了氣門間隙調(diào)節(jié)器，大家都知道，在20年前就開始用這個技術(shù)了，但是對于大型的燃氣發(fā)電機組來講，這是第一個。通過用這個液壓自動調(diào)節(jié)器，使氣門間隙由原來1000小時，現(xiàn)在可以擴展到4000小時，這樣就大大降低了停機時間，提高在線率。

3500H系列，所有的水泵、機油泵還有預(yù)熱潤滑泵都是機器自帶的，我不需要交流電，24伏電池就可以實現(xiàn)機器啟動，同時這也是為什么我剛才講的G3520系列的時候，我的水箱可以集成在我的發(fā)動機上，因為我們一些競爭對手，包括我們曼海姆產(chǎn)品的一些水泵、油泵都是電泵，是不可能集成在發(fā)動機上的，使我們非常好地實現(xiàn)啟動，不需要交流電，直接用24伏電池就可以完成啟動。

我們大修周期做到80000小時，使終身運營成本非常低，同時我們機型非常緊湊，占地面積非常小，對于CG系列我不做過多的介紹，明天我的同事會單獨針對這個機型做一些介紹，我在這里強調(diào)一點，對于一些大的機組，像我們3.3兆瓦、4.3兆瓦和4.5兆瓦的機組我們使用的是1000轉(zhuǎn)中速機，這樣可以大大提高機組運行的可靠性，我們知道如果大的機組高轉(zhuǎn)速，就像前期2.3兆瓦都是1500轉(zhuǎn)的，如果這么大的機組是1500轉(zhuǎn)的話，它的可靠性會大大降低。

我簡單舉一個例子，可以做一下對比，在20年前，國內(nèi)的一些發(fā)電機組，不管是柴油的還是燃氣的，開發(fā)的時候也是1500轉(zhuǎn)，但是由于一些原因，經(jīng)常會出現(xiàn)爆軸、斷軸，最后沒有辦法，5年以后從1500轉(zhuǎn)降到1000轉(zhuǎn)，所以現(xiàn)在國產(chǎn)一些品牌為什么能用得住，不像原來的時候幾千小時就爆軸、斷軸了，它就從1500降到1000轉(zhuǎn)，對于小的機組1500轉(zhuǎn)是沒有問題的，對于大的機組大家心理要有一個概念，中速機是最可靠的，我們的大修周期可以真正做到80000小時。

同時我們對于4.5的機組，是一個集成式的，我們機組在工廠整個機器組裝完成，如果在大修的時候，只是把連桿瓦通過液壓的工具打開以后，把原來舊的抽出來，新的推進去，可以現(xiàn)場完成大修，使大修周期大大縮短，使整個維修成本大大降低。

另外剛才講了，因為我們對于分布式燃氣發(fā)電機組每年的應(yīng)用最低按照4000小時，一般我們會按照8000小時做一些研究，我們對這個持續(xù)運轉(zhuǎn)的機組一定要考慮全生命周期的運營成本和購置成本，我們不能單獨考慮初期買得便宜，但是后期維護的成本和維修的成本特別高，這是不合算的，因為我們的機組都是按照30年設(shè)計壽命使用的，如果在后期的配件和維護費用特別高，使你整個的壽命周期的成本會大大升高，我們一定要避免這個陷井，就是買的便宜，用的貴。

卡特彼勒不是這樣的，我們相對來說機組會貴一點，但是后期的維護費用是非常低的，另外剛才講到我們是代理體制，我們的代理不僅僅是設(shè)備的銷售上，它是完全注重在后期的維護、服務(wù)上，因為我們每個代理，都有一個省級公司，都會有大修廠，不是簡簡單單的貿(mào)易公司。

卡特彼勒為了降低維護成本，降低零件的成本，我們還推出了一個再制造的工藝，什么是再制造?卡特彼勒將達到壽命的一些部件，通過在工廠環(huán)境下，通過標準工藝，使配件恢復(fù)到原來的耐久性、可靠性，性能不亞于新建的制造過程，因為使用的是原來舊件，通過一些工藝達到新件的性能，它這個成本非常低，基本上是新配件的1/3，大概是這樣的概念。同時通過再制造，運用了原來的原材料，對能源消耗和碳排放大大降低了，不僅配件的價格便宜了，同時對整個社會也做出了一些相應(yīng)的貢獻，能源消耗低了，同時溫室氣體排放也會低。

另外，對于我們再制造的零件和新零件，保修期都是一樣的，都是一年，這是完全一樣的，我們對整個再制造零件是非常有信心的，它和新件有一樣的保修期，但是價格大大的降低。

前面對整個清潔發(fā)電機組和燃氣發(fā)機組進行了介紹，后面我們看一下實際的應(yīng)用案例，首先是騰訊上海云數(shù)據(jù)中心，一個三聯(lián)供的能源站，用了我們兩臺G3520H2.5兆瓦的機組，同時有熱水煙氣補燃型溴化鋰機組作為核心設(shè)備，實現(xiàn)整個項目的供電、供冷。還有一個我們兩臺4.5MW的天然氣發(fā)電機組在北京的一個分布式冷熱電三聯(lián)供，因為在早期調(diào)試完之后，整個并網(wǎng)手續(xù)沒有申請下來，在前期兩年就是孤島運行的，它的年運行時間達到8500小時，我們都知道一年8756個小時，它能達到8500小時，這個就是剛才講的中速機1000轉(zhuǎn)的機組，所以它的運行是非?？煽亢头€(wěn)定的。

這個是最近調(diào)試完成的青島膠東機場的兩臺G3520H，這個青島機場是9月份轉(zhuǎn)場的，在轉(zhuǎn)場之前我們完成的調(diào)試，購買設(shè)備的時候非常早。為什么拿它做介紹?它用了個很好的概念，我們用三聯(lián)供和水蓄冷的方式，它就用夜間低谷的時候多出一些冷，白天的時候通過機組聯(lián)合的控制，實現(xiàn)整個供電和供冷項目的需求。

我的演講到這里結(jié)束，大家可以關(guān)注一下公眾號，我們在前面有一個展臺，有什么問題可以做一下具體的討論，謝謝大家。