于永堂：雙碳目標下分布式發(fā)電技術(shù)與應用踐行

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(kāi)。本次會(huì )議由中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、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(huì )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)與應用踐行”的主旨演講。

以下內容根據大會(huì )演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

主持人 周濤：今天下午的第一個(gè)環(huán)節，我們看到了能環(huán)寶系統、陜鼓和西電也做了精彩的內容分享。前三位都是女將，我們老說(shuō)婦女頂起半邊天，這可是大半個(gè)天都被女將給頂到了。

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(lái)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、專(zhuān)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(shí)對分布式能源的優(yōu)點(diǎn)做了介紹，卡特彼勒作為燃氣發(fā)電機供應商，我就在雙碳目標下針對我們分布式發(fā)電技術(shù)的應用實(shí)踐做一下介紹，對整個(gè)燃氣發(fā)電機組?？赡苡腥藢ㄌ乇死詹皇悄敲戳私?，我會(huì )對卡特彼勒做一個(gè)概述，同時(shí)對雙碳目標下分布式發(fā)電技術(shù)的應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(shí)候有哪些考量，我做一下介紹。

卡特彼勒公司的一個(gè)概覽：我們去年的銷(xiāo)售收入是417億，今天會(huì )比明年有非常大的提升，同時(shí)卡特彼勒是一個(gè)代理商的體制，我們在全球190個(gè)國家有161個(gè)代理商?？ㄌ乇死盏臉I(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(shí)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(shí)際上我們整個(gè)能源和交通業(yè)務(wù)部門(mén)，在三個(gè)業(yè)務(wù)板塊里面是最大的。另外在這里簡(jiǎn)單介紹一下，因為整個(gè)燃氣市場(chǎng)、燃氣發(fā)電機組，競爭對手不是太多，我們經(jīng)常會(huì )看到曼海姆品牌?？ㄌ乇死赵?011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略，它們MWM是一個(gè)藍色，卡特彼勒是一個(gè)黃色。我們是兄弟，同時(shí)也是非常強的競爭對手?？ㄌ乇死詹恢皇窃谥袊?，在整個(gè)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(gè)西北西南區域的羅董親臨現場(chǎng)，過(guò)來(lái)支持展會(huì )。同時(shí)看一下整個(gè)華北華東還有臺灣，都歸屬于利星行機械。華南、新疆區域是信昌。我們所有的銷(xiāo)售和服務(wù)都是由代理商來(lái)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(kāi)啟一個(gè)綠色能源管理，要切實(shí)降低碳排放，我們在冷熱電三連供、CCHP系統，還有一個(gè)是在燃氣發(fā)電機的備用，這一塊的應用也是非常重要的，因為我們知道，整個(gè)天然氣發(fā)電機組可以顯著(zhù)降低碳排放和氮氧化物排放，相比于傳統的火電來(lái)講。之前專(zhuān)家已經(jīng)做了很好的介紹，我就不再贅述對于CCHP系統的優(yōu)點(diǎn)。

另外在這里要隆重推出，我們講的100%純氫氣的內燃發(fā)電機組的解決方案，因為它整個(gè)的排放是零碳排放。上午有些專(zhuān)家講到，氫能就是燃料電池，實(shí)際上我們這個(gè)氫能，100%內燃發(fā)電機組現在也可以來(lái)使用。另外，我們這個(gè)100%純氫是指的一個(gè)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(gè)機組都是可以燒的。同時(shí)，內燃發(fā)電機組100%純氫氣，前期投入是氫燃料電池的1/3到一半，當然不同設備的價(jià)格是不太一樣的。3516H，如果100%純氫的時(shí)候，它的額定功率達到1250千瓦，對當前來(lái)說(shuō)是一個(gè)最大的氫氣機組。

另外，3516H如果用在天然氣的時(shí)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(jìn)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(shí)候，做了一個(gè)征求意見(jiàn)稿，其實(shí)卡特彼勒對天然氣管道摻氫20%的要求全線(xiàn)推出了，可以使用天然氣混氣25%氫氣的發(fā)電機組。在原來(lái)的基礎上開(kāi)發(fā)出一個(gè)升級包，這個(gè)升級包對于新的發(fā)電機組適用，同時(shí)對于以前買(mǎi)的天然氣發(fā)電機組也可以適用，就是通過(guò)升級包以后做一些簡(jiǎn)單的改造，使原來(lái)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(shí)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(shuō)的100%我們都可以應用了。

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

我們在過(guò)去十年，全球卡特彼勒燃氣發(fā)電機組一個(gè)裝機容量，整個(gè)裝機容量達到14600兆瓦，在不同的區域，一些安裝兆瓦和臺數的統計，都在這里列出。大家看一下這三個(gè)燃氣發(fā)電機組的生產(chǎn)廠(chǎng)，中國在天津有一個(gè)大的發(fā)電機生產(chǎn)廠(chǎng)。我們在美國的一個(gè)拉斐特工廠(chǎng)，同時(shí)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(gè)CCHP分布式能源應用最典型的一個(gè)應用，上午講到光伏、風(fēng)能可再生能源在網(wǎng)時(shí)間1700小時(shí)到2000小時(shí)平均每年，在這里我們給出來(lái)一年的電網(wǎng)，整個(gè)的光伏和風(fēng)能并網(wǎng)的圖譜，下面藍色的就是我的電用不了過(guò)剩了，上面的電就是缺電。因為對一些風(fēng)能還有光伏，有可能幾天甚至幾周都不會(huì )有條件來(lái)滿(mǎn)足，這時(shí)會(huì )造成非常大的電力短缺。這時(shí)候天然氣發(fā)電機組一個(gè)備用的3520機組就開(kāi)始顯出它的威力了，因為我們對整個(gè)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(shí)候就不能像柴油那樣突然加載，但是卡特彼勒針對市場(chǎng)需求，我們單獨開(kāi)發(fā)了一個(gè)G3520系列，可以做到100%負載突加/突卸。我們這里也是有一個(gè)視頻，也是播放不了。但是我們后面有一個(gè)公眾號，公眾號上面有這個(gè)視頻，可以去看一下。我們整個(gè)3520燃氣機組可以在7.5秒之內啟動(dòng)，啟動(dòng)以后在25秒從0加到滿(mǎn)載，這對這個(gè)機器來(lái)說(shuō)加載時(shí)間最短的。

另外整個(gè)3520的功率范圍，從2兆瓦到2.6兆瓦，可以作為一個(gè)100%突加能力的備用機組應用。為什么要開(kāi)發(fā)這個(gè)市場(chǎng)?我們在國內有些工廠(chǎng)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(shí)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(gè)弱點(diǎn)。同時(shí)，我們的燃氣發(fā)電機組可以做到整個(gè)水箱能裝在發(fā)電機組上，后面會(huì )單獨講為什么卡特彼勒能做到備用機組同時(shí)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(wú)法做到這一點(diǎn)，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(gè)會(huì )在美國拉斐特工廠(chǎng)生產(chǎn)，但是由于中美貿易摩擦，關(guān)稅特別高，燃氣發(fā)電機組35%的關(guān)稅，這樣使H系列在國內不可能銷(xiāo)售。但是我們也有辦法，我們在天津工廠(chǎng)生產(chǎn)，我們要從1500千瓦到2000千瓦，要做一些引進(jìn)，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、高響應配置、高溫高海拔配置。同時(shí)針對一些石油客戶(hù)，我們還做了高濕度高燃料響應特性的機組。針對不同的配置，效率會(huì )有所不同。H系列的大修周期可以達到8萬(wàn)小時(shí)，如果每年按8000小時(shí)計算，我可以用10年。

為什么我們能做到80000小時(shí)的大修時(shí)間?因為我們在最初設計H系列機組時(shí)做了特殊的設計，首先用了一個(gè)刮碳環(huán)切口式缸套的設計，這樣使機油消耗大大降低，燃油消耗率特別低。同時(shí)在3500H系列用了氣門(mén)間隙調節器，大家都知道，在20年前就開(kāi)始用這個(gè)技術(shù)了，但是對于大型的燃氣發(fā)電機組來(lái)講，這是第一個(gè)。通過(guò)用這個(gè)液壓自動(dòng)調節器，使氣門(mén)間隙由原來(lái)1000小時(shí)，現在可以擴展到4000小時(shí)，這樣就大大降低了停機時(shí)間，提高在線(xiàn)率。

3500H系列，所有的水泵、機油泵還有預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(shí)現機器啟動(dòng)，同時(shí)這也是為什么我剛才講的G3520系列的時(shí)候，我的水箱可以集成在我的發(fā)動(dòng)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(dòng)機上的，使我們非常好地實(shí)現啟動(dòng)，不需要交流電，直接用24伏電池就可以完成啟動(dòng)。

我們大修周期做到80000小時(shí)，使終身運營(yíng)成本非常低，同時(shí)我們機型非常緊湊，占地面積非常小，對于CG系列我不做過(guò)多的介紹，明天我的同事會(huì )單獨針對這個(gè)機型做一些介紹，我在這里強調一點(diǎn)，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速，就像前期2.3兆瓦都是1500轉的，如果這么大的機組是1500轉的話(huà)，它的可靠性會(huì )大大降低。

我簡(jiǎn)單舉一個(gè)例子，可以做一下對比，在20年前，國內的一些發(fā)電機組，不管是柴油的還是燃氣的，開(kāi)發(fā)的時(shí)候也是1500轉，但是由于一些原因，經(jīng)常會(huì )出現爆軸、斷軸，最后沒(méi)有辦法，5年以后從1500轉降到1000轉，所以現在國產(chǎn)一些品牌為什么能用得住，不像原來(lái)的時(shí)候幾千小時(shí)就爆軸、斷軸了，它就從1500降到1000轉，對于小的機組1500轉是沒(méi)有問(wèn)題的，對于大的機組大家心理要有一個(gè)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(shí)。

同時(shí)我們對于4.5的機組，是一個(gè)集成式的，我們機組在工廠(chǎng)整個(gè)機器組裝完成，如果在大修的時(shí)候，只是把連桿瓦通過(guò)液壓的工具打開(kāi)以后，把原來(lái)舊的抽出來(lái)，新的推進(jìn)去，可以現場(chǎng)完成大修，使大修周期大大縮短，使整個(gè)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)電機組每年的應用最低按照4000小時(shí)，一般我們會(huì )按照8000小時(shí)做一些研究，我們對這個(gè)持續運轉的機組一定要考慮全生命周期的運營(yíng)成本和購置成本，我們不能單獨考慮初期買(mǎi)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(gè)的壽命周期的成本會(huì )大大升高，我們一定要避免這個(gè)陷井，就是買(mǎi)的便宜，用的貴。

卡特彼勒不是這樣的，我們相對來(lái)說(shuō)機組會(huì )貴一點(diǎn)，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備的銷(xiāo)售上，它是完全注重在后期的維護、服務(wù)上，因為我們每個(gè)代理，都有一個(gè)省級公司，都會(huì )有大修廠(chǎng)，不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的貿易公司。

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(gè)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(guò)在工廠(chǎng)環(huán)境下，通過(guò)標準工藝，使配件恢復到原來(lái)的耐久性、可靠性，性能不亞于新建的制造過(guò)程，因為使用的是原來(lái)舊件，通過(guò)一些工藝達到新件的性能，它這個(gè)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(shí)通過(guò)再制造，運用了原來(lái)的原材料，對能源消耗和碳排放大大降低了，不僅配件的價(jià)格便宜了，同時(shí)對整個(gè)社會(huì )也做出了一些相應的貢獻，能源消耗低了，同時(shí)溫室氣體排放也會(huì )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(gè)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(jià)格大大的降低。

前面對整個(gè)清潔發(fā)電機組和燃氣發(fā)機組進(jìn)行了介紹，后面我們看一下實(shí)際的應用案例，首先是騰訊上海云數據中心，一個(gè)三聯(lián)供的能源站，用了我們兩臺G3520H2.5兆瓦的機組，同時(shí)有熱水煙氣補燃型溴化鋰機組作為核心設備，實(shí)現整個(gè)項目的供電、供冷。還有一個(gè)我們兩臺4.5MW的天然氣發(fā)電機組在北京的一個(gè)分布式冷熱電三聯(lián)供，因為在早期調試完之后，整個(gè)并網(wǎng)手續沒(méi)有申請下來(lái)，在前期兩年就是孤島運行的，它的年運行時(shí)間達到8500小時(shí)，我們都知道一年8756個(gè)小時(shí)，它能達到8500小時(shí)，這個(gè)就是剛才講的中速機1000轉的機組，所以它的運行是非?？煽亢头€定的。

這個(gè)是最近調試完成的青島膠東機場(chǎng)的兩臺G3520H，這個(gè)青島機場(chǎng)是9月份轉場(chǎng)的，在轉場(chǎng)之前我們完成的調試，購買(mǎi)設備的時(shí)候非常早。為什么拿它做介紹?它用了個(gè)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(shí)候多出一些冷，白天的時(shí)候通過(guò)機組聯(lián)合的控制，實(shí)現整個(gè)供電和供冷項目的需求。

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