摘要：燃气轮机是整个分布式能源站系统的核心动力部分。本文结合具体实例，对分布式能源燃气轮机的机组选型进行了分析性。
关键词：分布式能源；燃气轮机；机组选型
引言
分布式能源系统由于在节能和环保方面的优势，使它成为未来清洁发电的一个发展方向。在分布式能源系统中，如何合理地选择合适的分布式能源设备对能源站最终能否取得有效的效果有着重要影响。因此，在分布式能源站工程中，应加强对燃气轮机选型的分析。
1.机组选型的几个要素和原则
（1）必须满足基本供热制冷发电的需求。根据以热（冷）定电的原则，在对开发区热用户进行充分调研的基础上，确定实际供热量和未来供热量发展的趋势；同时，确定日最大、最小供热量（早晚峰供热量），在明确实际供热需求的基础上确定最佳机组类型[1]。
（2）经济效益方面，不仅考虑燃机的单机效率，而且要求燃机厂家按照打捆招标的需求给出搭配相应汽轮机、余热锅炉以后的整体联合循环效率，以及不同供热、制冷量下的联供效率；采取供热制冷发电联供效率总体优先的原则，综合考虑各种状态下的整机效率。
（3）燃机机组技术的可靠性、稳定性。
（4）燃机检修的便利性、成本、检修间隔，供货商服务的能力；检修时对运行供热的影响程度。
（5）其他因素，如排放、供货时间、业绩等。
2.工程概况
某分布式能源站以“西气东输”工程天然气为支撑，根据服务区域的工业热负荷、供冷负荷需求，并考虑供热稳定性的要求，按照“以热定电、搬迁替代小煤电”的原则，建设2套30MW级的燃气－蒸汽联合循环冷热电三联供分布式能源站。供热调研情况见表1。
考虑空调负荷（供汽）后，近期能源站的蒸汽负荷分别为平均35.04/35.30t/h（夏/冬）、最大46.63/46.89t/h（夏/冬）、最小29.68/29.94t/h（夏/冬），3000kW的空调冷负荷由溴化锂系统直供承担；未来能源站的蒸汽负荷分别为平均61.90/62.20t/h（夏/冬）、最大78.95/75.25t/h（夏/冬）、最小45.03/45.31t/h（夏/冬）。
根据表1中冷热负荷，考虑到实际供热时的不确定性及日均热负荷变化，主机方案选择了2套“一拖一”30MW等级燃机+抽凝式汽轮机组的配置方案，单套供热在30～40t/h之间，近期一台供热、一台发电即可满足要求，未来也能适应供热的增长。在此基础上，该项目选择了4种燃机机型，分别为西门子SGT－700、川琦L30A、三菱H25（32）、GELM2500+G4，要求厂家根据配置方案提供相关经济和技术数据，在此基础上进行投资比较[2]。
3.机组性能、价格比较
3.1基本情况
4种型号机组基本情况见表2。
由表2可知：西门子和GE作为老牌燃机厂家，其产品质量有一定优势；三菱的国产化程度较高，为以后的维修带来便利；从供货时间上看，GE的LM2500最佳，适用于需要尽早投产供热的情况；业绩方面，LM2500最多，川崎L30A则明显较少[3]。
3.2经济性能比较
4种型号机组经济性能比较见表3。
注：①为纯凝工况下数据；②为燃机基本负荷时数据；③为燃机基本负荷设计抽汽量时数据；④为川崎最大抽气量30t/h时数据。
（1）从机组容量、性能指标、供热能力等方面初步分析，4种机型均能达到最低要求。
（2）联合循环发电功率方面，三菱、GE、西门子基本相同，川崎稍低；供热量方面，三菱最大，GE、西门子相差不多，川崎燃机供热能力稍低。
（3）从机组效率方面分析，单机效率最高的是川崎，次之GE、西门子，三菱最低；纯凝工况时，4家相差不大；随着机组供热量增加，冷热电联供效率西门子、GE较高。
3.3机组整体结构、技术性能的比较
机组整体结构、技术性能比较见表4。
（1）就燃机类型分析，重型燃机质量大、应力小，设计简单，天然气压力要求低；航改机质量小、应力大，设计复杂，天然气压力要求高，一定场合需要增压装置。
（2）就内部结构分析，H25单轴、中分面布置、管式燃烧器，比较简单；SGT－700、L30A双轴中分面布置；LM2500双轴套装布置（大小修不能用开缸的方式，受损部分的套件要整体拿下，安装时对中和变形不易控制），同时燃烧器有75喷嘴环形布置、2套润滑油系统，较为复杂。
（3）排放均能满足要求，低于国家排放标准。
3.4售后及维修比较
售后及维修比较见表5。
表5售后及维修比较
（1）维修间隔。如长时间运行，则L30A最有优势；如频繁启停，则SGT－700，LM2500+G4占优。从本工程供热情况分析，需1台燃机长期连续运行，1台供热高峰期顶峰运行，综合考虑SGT－700略佳，LM2500+G4次之。
（2）维修方式及用时。大修均以更换为主，其中SGT－700，L30A，LM2500+G4大修必须返厂，H25现场维修；正常用时H25最短，如增加费用采用租赁方式，SGT－700，LM2500+G4用时较短。
（3）维修成本。三菱、西门子较低，GE、川崎较高。
（4）紧急情况的服务能力。西门子：武汉有零部件储存基地，可24h更换燃烧器。川崎：暂未能提供及时的备件服务，东汽广州检修公司可承担部分临时性部件检修工作。三菱：南京设立的燃机服务公司提供紧急情况下的技术服务、备品交付。GE：备件储备情况好，出现问题时，保证24h工程师到位，48h零部件到位，所有问题7d解决。
3.5价格比较
由供货商预估了燃机价格及在打捆招标情况下整套机组预估价格（包括汽轮机和余热锅炉），见表6。由表6可知，价格方面GE和三菱机组较有优势。
表6燃机价格及预估价格万元
4.结论
综上所述，本文通过对4种机型进行燃机选型分析发现，GE的LM2500+G4机型单循环效率高，价格合理，可有效减少供热及供冷损失，最大限度地提高能源利用率，是本工程的主选机型。而川崎L30A机型出力较小，余热利用率较低，不适合本工程。
参考文献：
[1] 刘霜.基于车站配套综合物业的分布式能源系统研究[D].华中科技大学2016
[2] 徐俊.分布式能源供电系统控制方案研究[J].通信电源技术.2016（06）
[3] 穆士留，李亨.分布式能源发电的应用现状和前景分析[J].中国高新技术企业.2015（14）
论文作者:曾强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
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