于永堂：分布式發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用的國際經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐

編者按：在“雙碳”背景下分布式能源領(lǐng)域貫徹新發(fā)展理念，以“雙碳背景下能源安全新思維——新型分布式綜合能源保障”為主題的“第十八屆中國分布式能源國際論壇”于2022年12月8日在北京采用線上的形式召開，本次大會(huì)由中國能源研究會(huì)與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會(huì)上，卡特彼勒電力事業(yè)部資深行業(yè)經(jīng)理于永堂做了主題為《分布式發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用的國際經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐》的報(bào)告。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

于永堂：謝謝主持人的介紹。

我向各位專家匯報(bào)一下我們的內(nèi)容，一個(gè)是卡特彼勒公司的簡(jiǎn)介，還有分布式發(fā)電技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)分享，這個(gè)基于美國還有歐洲，英國，德國，亞洲，印度實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)做一下介紹，第三部分介紹一下卡特彼勒燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，還有國際的案例。

卡特彼勒公司1925年成立的，馬上100周年了，總部今年遷到的美國，我們知道卡特彼勒是最大的工程機(jī)械生產(chǎn)廠家，我們是非常先進(jìn)的柴油，天然氣的生產(chǎn)廠家，我們的板塊三大業(yè)務(wù)，一個(gè)是工程機(jī)械基礎(chǔ)建設(shè)業(yè)務(wù)，還有礦山機(jī)械資源化業(yè)務(wù)，我們卡特彼勒，包括燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組是電力系統(tǒng)，歸屬于能源和交通系統(tǒng)，同時(shí)能源交通系統(tǒng)還有石油、天然氣業(yè)務(wù)，船機(jī)業(yè)務(wù)，工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)的業(yè)務(wù)。

這是我們整個(gè)具體的應(yīng)用。我們分布式能源利用是非常廣的，不管是公共事業(yè)部分，區(qū)域供熱，數(shù)據(jù)中心，還有制造業(yè)都是應(yīng)用的非常廣泛的，同時(shí)隨著時(shí)代的發(fā)展天然氣的備用機(jī)組推向了市場(chǎng)。這個(gè)分布式能源我們可以拓展一下概念，這是國際經(jīng)驗(yàn)的介紹，這是美國同事在北美做分布式能源演講時(shí)候的一個(gè)案例，他用了最早100多年前的技術(shù)，體現(xiàn)出分布式能源自己能夠滿足很多的應(yīng)用，我們天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)分布式的優(yōu)點(diǎn)。

我們以前自己總結(jié)分布式能源的優(yōu)點(diǎn)是什么，首先是應(yīng)用模式靈活，可以單獨(dú)并網(wǎng)，也可以孤島模式運(yùn)行，能源效率高，電效率，好的時(shí)候做到90%以上，可持續(xù)性好。它的排放特別的低，我們天然氣的碳排放相比于火電發(fā)電在50%-60%，氮氧化物排放相對(duì)柴油降的非常大，這個(gè)數(shù)據(jù)不是完全的一致，有的數(shù)字高，有的數(shù)字低，基本說30%是沒有問題的。經(jīng)濟(jì)性持續(xù)向好，能源效率高之后經(jīng)濟(jì)性會(huì)好，同時(shí)石油壽命長(zhǎng)，我們整個(gè)三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)30年用起來沒有問題，后來有一個(gè)案例我會(huì)單獨(dú)做介紹。另外天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)，燃?xì)夥N類比較多，我們說的沼氣，還有別的，都是分布式的熱電聯(lián)產(chǎn)。

為什么叫熱電聯(lián)產(chǎn)的新生？也是針對(duì)當(dāng)前時(shí)代的發(fā)展有一個(gè)降碳的需要，在早期的時(shí)候我們看到經(jīng)濟(jì)性比較好，綜合能源效率高，現(xiàn)在熱電聯(lián)產(chǎn)賦予新的角色就是降碳，天然氣發(fā)電機(jī)組的降碳降的非常顯著，比煤電降的非常多。同時(shí)還有能源即服務(wù)，大家都提虛擬電廠，我們對(duì)于整個(gè)分布式能源可以作為整個(gè)能源即服務(wù)非常重要的一環(huán)，同時(shí)與微電網(wǎng)，與煤炭的耦合，作為微電網(wǎng)的一部分，作為儲(chǔ)能的一部分也是非常重要的。

這個(gè)是針對(duì)英國、德國，特別在歐洲的時(shí)候我們電力儲(chǔ)備功能，一個(gè)是燃?xì)舛鄻有?，天然氣也可以，特別是現(xiàn)在對(duì)于氫氣的發(fā)展，風(fēng)能，光能有能量用不完的時(shí)候可以電解制氫，但是當(dāng)需要用電的時(shí)候天然氣或者氫氣發(fā)電作為電網(wǎng)的補(bǔ)充，這個(gè)概念在歐洲，特別是英國和德國，在英國過去的5年內(nèi)上了非常多的天然氣發(fā)電機(jī)組，這些都是小型的。另外我們針對(duì)當(dāng)前這種模式推出來備用天然氣發(fā)電機(jī)組，我們這個(gè)備用天然氣發(fā)電機(jī)組可以100%加載，我們還有快速啟動(dòng)的技術(shù)適用市場(chǎng)的需要。

針對(duì)剛才短期項(xiàng)目?jī)?chǔ)備，是儲(chǔ)能的另一種說法，我們?cè)诋?dāng)前有極端氣候?yàn)?zāi)害的要求，這是2005年的時(shí)候，奧爾良颶風(fēng)，出了很多斷電，柴油的儲(chǔ)備基本上一周，那個(gè)奧爾良颶風(fēng)持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間，很多醫(yī)院都停電了，但是天然氣發(fā)電機(jī)一直供電，天然氣的管道不受影響，天然氣的管道設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮了極端的氣候條件，所以從那個(gè)時(shí)候有了天然氣備用的概念。

還有排放的要求，我們?cè)谟《鹊耐抡f印度政府現(xiàn)在非常嚴(yán)格的限制柴油發(fā)電機(jī)的備用，天然氣的備用市場(chǎng)是非常大的，因?yàn)椴煌瑖矣胁煌南拗?。講一下備用機(jī)組的應(yīng)用，首先看一下這個(gè)圖，這是風(fēng)能和光能聯(lián)合起來的，可再生能源的利用，但是我們都知道一個(gè)風(fēng)能，一個(gè)光能每年的利用時(shí)間都是非常有限的，有的2000多小時(shí)，有的3000多小時(shí)，不管怎么說，這是歐洲一個(gè)電網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)，上半部分相當(dāng)于我的風(fēng)電，光電是過剩的，下面藍(lán)線的部分是欠缺的，可以看一下圓圈部分，風(fēng)電和光電不是持續(xù)的，有很多不可預(yù)見性，往往有的時(shí)候缺電，有一個(gè)星期不會(huì)有風(fēng)，這個(gè)時(shí)候有一個(gè)短期的儲(chǔ)備，這個(gè)時(shí)候燃?xì)鈾C(jī)組可以很好的起到作用。以后有氫氣在電力冗余的時(shí)候可以電解制氫，我昨天講到基于3516H100%純氫的儲(chǔ)能概念。我們卡特彼勒對(duì)備用方面機(jī)組開發(fā)是非常全的，功率從375就有，我們一般大一點(diǎn)從500千瓦-2.6兆瓦，后面會(huì)有100%的天然氣，這是卡特彼勒的強(qiáng)項(xiàng)，這是我們針對(duì)單獨(dú)備用的市場(chǎng)做的一些開發(fā)，有好多設(shè)計(jì)理念完全不一樣。做備用的時(shí)候效率不會(huì)太高，效率不是優(yōu)先的考慮項(xiàng)。我們放一下G3620的加載錄像。

（VCR）

這是我們備用天然氣機(jī)組卡特彼勒是做的最好的，由于G系列的機(jī)組水泵，還有整個(gè)油泵都是機(jī)器自帶的，非常適合備用電力系統(tǒng)，7.5秒啟動(dòng)，25秒加載，到2500，2600都是可以的。對(duì)于傳統(tǒng)天然氣分布我們講這些，天然氣不管備用，還有三聯(lián)供的應(yīng)用講這些，后面講一下我們整個(gè)對(duì)于剛才說的降碳的要求，卡特彼勒針對(duì)市場(chǎng)的需要推出了100%純氫G3516H，同時(shí)針對(duì)當(dāng)前的市場(chǎng)，今年發(fā)改委推出來20%摻氫的征求意見稿，我們卡特彼勒針對(duì)所有全線的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)組推出來適合25%摻氫升級(jí)模塊，對(duì)新的發(fā)電機(jī)組訂購的時(shí)候如果有摻氫需求可以告訴我們，我們可以社套25%摻氫的，對(duì)于舊的發(fā)電機(jī)組有需要摻氫的時(shí)候，卡特彼勒推出升級(jí)包，如果有需要，我們通過升級(jí)包實(shí)現(xiàn)原有的天然氣機(jī)組實(shí)現(xiàn)摻氫運(yùn)行需求。

這是我們針對(duì)100%純氫的時(shí)候可以做到零碳，因?yàn)槲覀儍?nèi)燃機(jī)燃燒，可以做到碳排放為零，氮氧化物的排放還是有的，但是降到了原來的20%，還有我們剛才講的G3516H它是1250千瓦，100%純氫的時(shí)候轉(zhuǎn)速的1500轉(zhuǎn)，在1500轉(zhuǎn)，50HZ里面效率最高，功率最大。我們卡特彼勒在整個(gè)全線產(chǎn)品對(duì)摻氫有非常多的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)小的機(jī)組可以摻到80%的氫氣，歐洲現(xiàn)在一直在跑，我們有摻10%的，40%，最主要的是CG20/16，我們正常的天然氣機(jī)組可以是4.5兆瓦，意大利的焦?fàn)t煤氣是21兆瓦，燒焦慮煤氣的時(shí)候還有氫氣，它的功率比天然氣降了，在3兆瓦，我們配備了7臺(tái)CG20/16，基本上超過了20幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行的特別好。

我們?cè)跉涞膽?yīng)用市場(chǎng)有特別多的經(jīng)驗(yàn)，我下面對(duì)卡特彼勒燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組進(jìn)行介紹，我們卡特彼勒發(fā)電機(jī)非常多，天然氣，沼氣，整個(gè)全線產(chǎn)品從2170千瓦-4.5兆瓦，近40個(gè)機(jī)型，我們后面有三個(gè)生產(chǎn)廠提供適應(yīng)這么多的機(jī)型產(chǎn)品線。

我們有三個(gè)生產(chǎn)廠，G系列在美國，還有卡特彼勒的天津工廠，CG是德國的曼海姆。這是對(duì)3500H系列燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，這個(gè)在美國和中國天津同步生產(chǎn)，特別是基于G3512H1500千瓦的可以接受訂單了。對(duì)G3516H功率2500千瓦是同步進(jìn)行的，分了三種機(jī)型，還有高效率，高響應(yīng)，機(jī)器維度的，還有高燃?xì)膺m應(yīng)特性的，我們G系列的機(jī)組周期特別長(zhǎng)，整個(gè)維護(hù)費(fèi)用特別低，油耗在當(dāng)前同功率范圍消耗是最低的。

為什么我們整個(gè)維護(hù)成本是最低的？因?yàn)椴扇√厥獾脑O(shè)計(jì)，為什么我們的機(jī)油油耗低，我們用了一個(gè)設(shè)計(jì)使我們的油耗大大降低，如果用卡特彼勒合成機(jī)油，我們油耗占30%，G3500H系列采用非常先進(jìn)的氣門間隙液壓自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，使氣門間隙調(diào)整做到一年調(diào)整兩次，大大減少了停機(jī)時(shí)間。我剛才講由于這個(gè)機(jī)組做了很多的先進(jìn)設(shè)計(jì)，加大潤滑油量，我們的運(yùn)營成本在同功率范圍內(nèi)是最低的，機(jī)組緊湊，占地面積非常小。

剛才介紹的是我們G系列，后面介紹一下CG系列，在德國的曼海姆生產(chǎn)的，有三大產(chǎn)品，CG232系列，從400-1000千瓦，CG270B系列，從1兆瓦-2.3兆瓦，還有4.5兆瓦和4.3兆瓦的CG260/16，我們這些機(jī)器功率覆蓋范圍非常好，非常的廣，400，600，800，1000，1200，大家知道我們曼海姆的工廠2015年卡特彼勒收購的，收購之后進(jìn)行了大量的設(shè)計(jì)，畢竟是卡特彼勒買進(jìn)來之后做了一些設(shè)計(jì)，特別是機(jī)油消耗采用了G3500的技術(shù)，使機(jī)油的消耗大大的降低，比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手降的非常多，對(duì)于CG260/160.2克每度電，這是非常了不起的。

我重點(diǎn)說一下我們大的機(jī)組4.5的機(jī)組，我們是1000轉(zhuǎn)的，使它的可靠性比我們競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的可靠性大很多，同時(shí)這個(gè)機(jī)組大修時(shí)間8000小時(shí)，還有最重要的一點(diǎn)，整個(gè)CG20/16，我們提供了快速更換的模式，大家看到右下邊有一個(gè)整合體，工廠安裝完之后可以按照整體發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)，可以用特殊的工具打開，打開之后新的新囊單元查進(jìn)去，使我們大修時(shí)間大大的縮短，避免在大修的時(shí)候運(yùn)回工廠，采用單獨(dú)的氣囊單元更換模式，使大修周期進(jìn)行大大的縮短，同時(shí)費(fèi)用大大的降低。

我們對(duì)整個(gè)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，我們知道燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組基本上24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)星期7天不停的，這個(gè)時(shí)候不要考慮初期的購買成本，一定要考慮維護(hù)保養(yǎng)的成本，我們以前做過統(tǒng)計(jì)，對(duì)于2兆瓦的機(jī)組如果連續(xù)用10年，整個(gè)初始購買成本只占所有費(fèi)用的1/10，后期很多都是維護(hù)費(fèi)用，有可能買的便宜用的貴，大家知道卡特彼勒產(chǎn)品質(zhì)量好，前期的時(shí)候價(jià)格高一點(diǎn)，維護(hù)的費(fèi)用中可以節(jié)省出來，我們對(duì)整個(gè)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在選購的時(shí)候多做一些考量，從整體的壽命周期成本進(jìn)行考慮。

這是我們后邊的案例分享，在1980年裝了3臺(tái)，這是80年代的產(chǎn)品，一直用了30萬小時(shí)，35年，在最初設(shè)計(jì)的時(shí)候12萬，2021年通過兩臺(tái)2.5的和一臺(tái)1.5的就可以滿足需求。這是在加拿大科學(xué)中心，用了兩臺(tái)兩兆瓦的G3516H的，2015年安裝的，這個(gè)項(xiàng)目獲得很多業(yè)界榮譽(yù)，大家有興趣可以看到具體的介紹。

這個(gè)是在北京太合橋的兩臺(tái)4.5的天然氣機(jī)組的介紹，它前期的時(shí)候沒有電，整個(gè)數(shù)據(jù)中心沒有電，靠?jī)膳_(tái)機(jī)作為孤島模式供電，年運(yùn)行時(shí)間達(dá)到8500小時(shí)，整個(gè)運(yùn)行特別的可靠穩(wěn)定。

這是青島機(jī)兩臺(tái)2.5的，這個(gè)可能大家都知道，在三聯(lián)供市場(chǎng)是非常好的案例。如果有什么需要可以關(guān)注我們的微信公眾號(hào)獲得一些數(shù)據(jù)，謝謝大家。