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(dòng)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(huì )”在山東濟南召開(kāi)，本次論壇由中國能源網(wǎng)主辦，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、水發(fā)能源集團有限公司聯(lián)合主辦。會(huì )上，華電通用輕型燃機設備有限公司技術(shù)部經(jīng)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(shí)錄進(jìn)行整理。

尊敬的各位來(lái)賓，各位專(zhuān)家，大家上午好。

我來(lái)自華電通用輕型燃機設備有限公司的史煒，也很榮幸大會(huì )能給我們這樣一個(gè)平臺，在這邊進(jìn)行關(guān)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(gè)功率段的一些設備，包括他們的一些應用的場(chǎng)景做了一個(gè)廣泛的介紹。其實(shí)我這邊今天要分享的主題是關(guān)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(guò)程當中，可能我分享的內容也稍微做了一些調整。

關(guān)于分布式能源基本概念，我就不再多說(shuō)了，因為在座的都是專(zhuān)家，我們無(wú)非是對于這個(gè)能源的一個(gè)提及利用，從規模上來(lái)講可以分為樓宇式包括區域式。

因為本身進(jìn)入中國市場(chǎng)比較晚，好多朋友有一種誤解，說(shuō)你們是不是把舊的航空發(fā)動(dòng)機改造，然后用在發(fā)電或者驅動(dòng)上面，是一個(gè)比較大的誤解。首先它的技術(shù)本身當然是來(lái)源于航空發(fā)動(dòng)機，但是它在這個(gè)生產(chǎn)的過(guò)程當中，它和航空發(fā)動(dòng)機可能是同一個(gè)工廠(chǎng)，不同的生產(chǎn)線(xiàn)，造出來(lái)的也都是新機，并不是舊的報廢的航空發(fā)動(dòng)機。從天上到地下必須要做一些改變，比如前端風(fēng)扇，包括增加進(jìn)氣導葉，支撐系統等等。所謂的航改型燃氣輪機，另外一個(gè)命名區別于重型燃氣輪機，它的得名主要就來(lái)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(gè)疙瘩掛在飛機下面也飛不起來(lái)。

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(guò)改造得來(lái)的航改型燃氣輪機。主要是引進(jìn)了LM2500以及LM6000，從這個(gè)功率帶來(lái)講，主要負責的大概在20兆瓦到60兆瓦之間，這個(gè)功率段區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(dòng)非常的快速，負荷調節非常的靈活。這個(gè)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(zhù)它的軸性更加的靈活，效率更高。包括我們對重型燃機來(lái)講有一個(gè)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，沒(méi)有這個(gè)方面的限制。其次我們說(shuō)航改型燃氣輪機可以無(wú)限次啟停，啟停不損傷壽命，前面可能也有同行提到了關(guān)于重型燃機來(lái)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(huì )對它的壽命產(chǎn)生影響，但是對于航改型燃氣輪機來(lái)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(méi)有任何壽命的限制。實(shí)實(shí)在在的運行生命，可能隨著(zhù)啟停次數增多，壽命會(huì )大大的減少。

還有一點(diǎn)，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(gè)燃機倉，發(fā)電機包括控制倉是放在三個(gè)拖車(chē)上面，只要用一個(gè)車(chē)頭就可以方便的把整個(gè)機組進(jìn)行一個(gè)移動(dòng)，可以進(jìn)行快速的配置，也被譽(yù)為我們說(shuō)輪子上的發(fā)電站。它主要的應用場(chǎng)景是在一些場(chǎng)景救災，包括在一些電網(wǎng)欠發(fā)達的地區，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(shí)現發(fā)電。

對于LM、TM這個(gè)系列當中的一些應用，它的其實(shí)用途也是非常的廣泛。其實(shí)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(lái)講，整個(gè)需求的變化也非常大，其實(shí)這么一些特點(diǎn)，也決定了其實(shí)航改型燃機是非常適合應用于我們說(shuō)這個(gè)分布式能源系統的。

這個(gè)是主要的一些性能參數，我這邊就不著(zhù)重講了，主要提一點(diǎn)，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(lái)講，一般的效率也就是在38%左右，所以說(shuō)這幾個(gè)點(diǎn)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，我們公司也就在能源站的旁邊，也是來(lái)自于工業(yè)區燃煤鍋爐改造。在改造的過(guò)程當中，最早說(shuō)2017是上了兩臺LM6000，隨著(zhù)負荷的不斷增加，還有三期另外的兩臺2055+G4，目前運行小時(shí)基本上在8200小時(shí)左右。

這個(gè)是華潤常州的一個(gè)項目，也是燃煤鍋爐的改造，也是工業(yè)園區，目前配置了兩臺6000，通過(guò)不同的配置，很好的滿(mǎn)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(shuō)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，對于我們能源站來(lái)講是非常環(huán)保的，從環(huán)保，噪音，各個(gè)方面來(lái)講都是符合我們說(shuō)分布式能源站的需求。

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

下面是我重點(diǎn)要今天跟大家分享的內容。其實(shí)我們說(shuō)這個(gè)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(fēng)電等等這些可再生能源，在分布式能源中的比重增加，其實(shí)對這個(gè)電網(wǎng)穩定性提出了非常大的挑戰。因為風(fēng)電也好，光電也好它的波動(dòng)性非常大。在我們國家來(lái)講，電力輔助服務(wù)的市場(chǎng)也比較晚，昨天今天大家也提到市場(chǎng)化的交易。我們國家目前也出臺了一些方案等等，來(lái)健全和完善我們這個(gè)電力輔助服務(wù)的這一塊的市場(chǎng)交易，這個(gè)電力輔助服務(wù)主要包括可以啟動(dòng)，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(wù)的這一些機組或者說(shuō)廠(chǎng)家來(lái)講，政府是會(huì )有補貼的。

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

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

對于黑啟動(dòng)來(lái)講，大家知道，在大面積停電等等這樣的情況下，需要黑啟動(dòng)的電源點(diǎn)把這個(gè)激活，對外部的資源需求是非常小的，最小的2500的話(huà)，只需要200多千瓦的這么一個(gè)功率輸入就可以把整個(gè)機組給帶起來(lái)，從而激活我們說(shuō)作為電網(wǎng)的黑啟動(dòng)服務(wù)電，激活整個(gè)電網(wǎng)。

我前面也提到，對于現代化的電網(wǎng)來(lái)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(gè)互相的結合。下面我們來(lái)看一些案例，這個(gè)是M6000風(fēng)電互補的項目，這是在美國，對風(fēng)電廠(chǎng)的波動(dòng)進(jìn)行了補償，大家可以看到右邊圖當中，黑色的曲線(xiàn)是風(fēng)電的波動(dòng)，紅色和綠色的曲線(xiàn)是預期的電力輸出和燃機實(shí)際的電力輸出，很好的匹配和補償了風(fēng)電廠(chǎng)的波動(dòng)。

這是另外一個(gè)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(gè)控制系統大家可以看左邊這張圖的話(huà)，這就是一個(gè)功率輸出的適宜，在電網(wǎng)需要快速輸出及時(shí)響應的時(shí)候，儲能可以快速的放電，前面一分多鐘可以由儲能系統進(jìn)行供電，儲能電池的系統供電越來(lái)越少，反過(guò)來(lái)達到滿(mǎn)負荷之后，也可以給電池系統進(jìn)行充電，這個(gè)是在世界首例的美國南加州執行的一個(gè)項目，包括說(shuō)將來(lái)我們說(shuō)燃機在燒氫氣能源的技術(shù)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(lái)燃氣輪機，可以帶來(lái)100%的清潔能源的使用。

對于華電通用來(lái)講，簡(jiǎn)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(gè)合資公司來(lái)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(chǎng)關(guān)停，我們也是中國唯一的一家關(guān)于航改型燃氣輪機機組的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售服務(wù)的綜合基地。

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

雖然我們成立時(shí)間不長(cháng)，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(guò)銷(xiāo)售的本地化，我們目前其實(shí)在國內機組的保有量是最大的，也可以給大家提供學(xué)習、交流、考察等等各種各樣的機會(huì )。

關(guān)于生產(chǎn)的本地化，我們可以給本地的客戶(hù)提供更靈活的交期，以及生產(chǎn)進(jìn)度更易控制，包括零部件的本地化可以很大的降低成本。

關(guān)于服務(wù)的本地化，我們目前是建立了將近30人的服務(wù)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(zhì)的工程師，之前是一位，現在可能會(huì )有兩位，因為有一位快要拿到這個(gè)證書(shū)了。

我們可以實(shí)現沒(méi)有語(yǔ)言的識別化，包括沒(méi)有時(shí)差，所有的服務(wù)都可以在本地進(jìn)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(wù)方案，包括一站式的服務(wù)平臺，包括遠程診斷的中心，包括將來(lái)能夠實(shí)現仿真劑的培訓，也可以給我們國內的用戶(hù)，帶來(lái)多種多樣服務(wù)的方式以及更迅捷，更快速的服務(wù)。我今天的分享就到這里，謝謝各位。