二、微型燃气轮机：这里主要是指25-300kW采用轴流技术的燃气轮机，标志性厂家主要是英国宝曼（Bowman）公司TG系列微燃机和美国卡伯斯通（Capstone）公司的产品等。基本原理是通过一个精密铸造的叶轮和永磁发电机转子连接的转子的高速旋转，叶轮一侧为压缩机，另一侧为燃烧室和动力叶片，来带动发电机发电。转子的速度为每分钟15-6万转，为了减少阻力，转子是浮在空气轴衬上运行。

微燃机是一种典型的用户能源系统，可以为楼宇和小型工厂项目提供现场电力、热力、制冷能源，燃料使用天然气、煤制气、LPG和柴油。

微燃机是一种现场能源系统，采用了无人职守的智能化自动控制技术，晶体变频控制技术，可以自动跟踪频率调节，保证了安全运行。回热器为选装设备，回热循环发电效率为25-28%，但排烟温度降低到300℃以下，热电综合效率75%左右。不使用回热器发电效率14-16%左右，排烟温度降低到600℃以上，热电综合效率85%。宝曼公司一项特殊设计，将回热器增加了自动调节功能，控制空气回热交换量，以适应热量需求的变化，解决了用户的调节问题。微燃机在小型燃气锅炉、直燃机中可以代替燃烧器，也可以直接用于工业炉窑、烘干、加热、给水加温等工艺流程中。可以单独运行，也可多台联合运行。与远大余热溴化锂空调联合循环的微燃机系统已经在美国投入运行，非常使用与楼宇热电冷项目。 宝曼微燃机 Bowman TG80 CHP 经济性比较分析

设备

%

回热循环

前置循环

燃气锅炉(比较)

系统供热出力

KW(th)

150

420

420

小时供暖量（冷）

Cal/M2/hr

43（56）

43（56）

43（56）

设备供暖面积

M2

3000

8400

8400

设备利用小时

Hrs

6500

6500

6500

年热收入

161,259.54

451,526.72

451,526.72

燃机发电效率

%

26

14

0

发电系统净出力

KW(e)（含压缩机功率损失）

76.2

72.9

0

年电收入

元/a

257,556.00

246,402.00

-

燃料消耗量

MJ/hr

M³/hr

31.8

59

年燃料费

元/a

289,380.00

536,900.00

438,381.65

千瓦运行费

元/kWh

0.05

0.05

0

运行维护费

元/a

24,765.00

23,692.50

25,000.00

收益

元/a

104,670.54

137,336.22

-11,854.93

单位造价

元/kW

5,162.60

6,972.00

设备投资回收周期

年

3.95

4.06

-21.09

注：天然气价1.4元/m³,电价0.52元/kWh, 采暖费标准26元/M2/a并按此核算冷费。

微燃机涡轮结构

三、燃气内燃机：指以天然气为燃料的内燃机，已经具有十分悠久的历史，第一台卡特彼勒燃气内燃机制造于1941年。目前世界上很多厂家，可以提供几十千瓦到几千千瓦的各种设备，美国卡特彼勒公司的产品依然是标志性产品。

燃气内燃机将燃料与空气注入气缸混合压缩，点火引发其爆燃做功，推动活塞运行，通过气缸连杆和曲轴，驱动发电机发电。燃烧后的烟气温度达到500℃以上、汽缸套冷却水可以达到110℃，在加上空气压缩机和润滑油冷却水中的热量，可以回收用于热电联产。燃气内燃机的优点是发电效率较高，设备投资较低，缺点是余热回收复杂，余热品质较低。

燃气内燃机与余热溴化锂空调联合循环运行的技术方案已经解决，新希望集团在成都其酒店内将一台内燃机与余热溴化锂空调连接，直接回收余热制冷。目前卡特正在与远大合作配套，准备向有关项目提供全套系统。

卡特彼勒燃气内燃发电机热电联产技术参数

机型

单位

G3306TA

G3406TA

G3406LE

G3412TA

G3508LE

G3612SITA

G3616SITA

发电机额定输出功率

KW

110

190

350

519

1025

2400

3385

发动机转速

Rpm

1500

1500

1500

1500

1500

1000

1000

涡轮压缩机压缩比

8.0:1

11.6:1

9.7:1

12.5:1

11.0:1

9.0:1

9.0:1

最小进气压力

kg/cm2

0.11

0.11

0.11

0.11

0.11

3.02

3.02

能量消耗（低热值）

MJ/hr

1451

2073

3758

5044

10810

23925

33381

天然气耗量*

M3/hr

41.6

59.4

107.7

144.6

309.9

685.9

957.0

废烟气排量

M3/hr

418

904

1278

2509

4815

37472

51928

废烟气温度

°C

540

415

450

453

445

450

446

废烟气排热量

MJ/hr

263

382

616

1166

2199

5438

7445

废烟气含氧量

%

0.5

8.5

4

10.2

8.2

12.3

12.2

缸套冷却水出口温度

°C

99

99

99

99

99

88

88

缸套冷却水排热量

MJ/hr

594

612

1350

936

2937

2218

2986

中冷器进口温度

°C

54

32

32

32

32

54

32

中冷器/润滑油排热量

MJ/hr

18

97

83

216

695

1462

2366

发电热效率

%

27.29

33.00

33.53

37.04

34.14

36.11

36.51

供热效率

%

54.27

47.37

49.07

41.36

48.55

34.30

34.50

总热效率**

%

81.56

80.36

82.60

78.40

82.68

70.41

71.01

热电比**

%

199

144

146

112

142

95

95

四、燃气外燃机：这是古老的斯特林发动机的新技术革新版本，在微型热电联产和工业余热利用中具有极大的潜力。它的基本结构为一个热腔和一个冷腔，冷腔内的介质为氢，当热腔加温使氢流动推动冷腔中的活塞运行带动一个轮盘旋转，氢在冷腔中被冷却后流回热腔再循环。标志性产品是美国STM动力公司的产品，目前能够提供25kW机组，正在发展2-5kW和200kW机组。外燃机是一种应用非常广泛的技术，只要热腔温度达到700℃就可以发电，可利用一切可以燃烧的燃料，甚至植物热解气体和木材，还可利用太阳能，海拔高度对其基本没有影响。外燃机热电联产只能提供电力和热水，但作为楼宇供应热水的设备非常经济，一台25kW外燃机每小时可以供应近1吨 55℃热水，每天22吨约满足450人的生活热水。

STM外燃机与燃气锅炉生产热水经济性比较（上海地区）

项目

单位

STM外燃机

燃气锅炉

造价

元

200,000

150,000

发电输出功率

kW

25

0

供热功率

kW

44

44

电价

元/kWh

0.61

电收入

元/hrs

15.25

小时热水供应量

kg/hrs

1082.56

1082.56

热水加热费

元/t

11.01

11.01

加热收入

元/hrs

11.92

11.92

小时收入合计

元/hrs

27.17

11.92

维护费

元/kWh

0.03

小时天然气消耗

M3

8.71

5.68

天然气价格

元/M3

2.1

2.1

天然气费用

元/hrs

18.30

11.92

维护费用

元/hrs

0.75

0

收益

元/hrs

8.12

0.00

设备寿命周期内收益

元

405,822.04

0

年设备利用时间

hrs

8500

年收益

元/年

68,989.75

投资回收周期

2.90

外燃机适意图                25kW外燃机外型

STM外燃机性能

发电输出功率

kW

25

效率

%

29.6

供热功率

kW

44

供热效率

%

52.1

燃料消耗量

MJ

304.05

功率输出总量

kW

69

热电总效率

%

81.7

小时天然气消耗

M3

8.65

转速

rpm

1800

尺寸（长/宽/高）

cm

201/76/107

NOx

g/kWh

0.05

CO

g/kWh

0.25

大修周期

hrs

50000

能源企业要积极应对新技术革命的挑战

无论我们是否喜欢它，无论我们能否适应它，小型分布式多功能的能源系统--“第二代能源系统”将会在今后几年中迅速进入市场，这将是一个多米诺骨牌的效应。一旦你费尽财力物力，花了几年的时间，将原来的热电厂改造成一个大型燃机热电厂时，忽然发现你已经无热可供，并因此而不能发电，这将是一个什么样的后果。我们在西气东输的配套改造工程中必须充分考虑这一因素，只有从容应对才能确保立于不败之地。

热电企业如何才能真正有效地应对这一挑战？

第一、在改造中一定要坚持“适度规模”，切不可一味求大，尽力在最低的代价内完成改造，不要盲目扩大规模，在现有的输变电容量和供热条件下指定改造选型发方案。

第二、抓住机遇，及时从生产型向服务型转化。热电企业必须从纯生产型和只能提供热力和电力的单一产品型企业，逐步有计划地向运行维修服务性企业过度，将自己的生产环节融入用户的工艺系统，发挥己之专长以知识型经营代替产品型经营，才能不断扩大市场占有率。“第二代能源系统”的建立将更加依赖于社会化的服务体系，谁先拥有占据这一领域谁将在未来能源行业中占据新的主动位置。

用户在选择新型能源系统时，面临着一个谁来设计配套？谁来建设安装？谁来运行管理？谁来维护检修？这就是我们的商机，这就是我们的未来。如果我们不干，在社会上就会迅速出现大量的服务企业，占领这个市场。热电企业如果参加竞争，将是最有优势的，比任何能源企业都更具竞争力。不过认识不能及时转变，所有的优势都等于零。

目前，中国能源网正在与热电专业委员会筹组一个策略联盟，与设备商合作，指定一整套应对方案，建立一个能够面向未来市场的战略同盟，逐步在各地有条件的地区发展“第二代能源系统”。

利用一切可以利用的资源，以最大限度地提高能源利用效率，利用网络技术优势和智能化控制系统，建设一个销售、设计、建设安装、运行管理、检修维护、投融资系统，实行标准化特许经营，为中国能源事业和环境工作的持续发展作出贡献，我们非常欢迎大家的加盟。

第三、利用天然气时代的到来，积极创新，开发创造热电市场。天然气资源和燃气轮机技术为我们提供了一个创造机遇的可能，因为小型、微性燃气轮机可以用于各种民用、工业项目，甚至农业项目。例如：1、楼宇热电冷：将燃机与溴化锂空调联合循环，对楼宇（商场、学校、办公室、医院等）供电、供热、供冷、供卫生热水；2、燃机余热直接利用：将燃机的高温烟气直接用于陶瓷、石膏板、造纸等产品的烘干；3、直接利用微燃机参与工艺流程：在食品加工、医药、精细化工等生产工艺中，利用燃机余热和电力就近参加工艺流程；4、为工厂化农业提供能量：植物需要二氧化碳、有足够的二氧化碳和少量肥料，植物就可以茂盛生长，小型、微型燃机可以将利用后烟气中的低温热量、水蒸汽、少量氮氧化物和二氧化碳资源注入大棚，支持无害蔬菜、水果和花卉等农产品的生产；5、交通领域的服务：小、微燃机和外燃机可以用于船舶、汽车动力。50kW的燃机可以驱动一辆11米长的压缩天然气--蓄电池混合动力旅游巴士，排放达到欧洲5号标准。2台80千瓦的电驱动动力系统，可以推动一条相当吨位的内河游艇，余热还可以制冷采暖，以及生产洁净水等，这些系统都将需要服务的支持。

分布式热电冷联产是世界能源发展的趋势，对与能源行业的从业人员，你可以不喜欢它，但你将无法回避它。天然气利用和动力技术的微型化给我们带来一次新的挑战，也给我们带来了无限的机遇，让我们积极地迎接这新技术的革命浪潮。