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天然气分布式能源动力装备国产化现状及发展

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-02-28  浏览次数:92
核心提示:天然气分布式能源动力装备国产化现状及发展
 (一)天然气分布式能源动力装备国产化发展现状

天然气分布式能源系统中原动机是主要设备之一,根据所带负荷的不同,一般选用微燃机、燃气内燃机或燃气轮机。据中国城市燃气协会分布式能源专业委员会不完全统计,截止2015年年底已建天然气分布式能源项目中采用微燃机73台、燃气内燃机133台、燃气轮机32台。其中燃气内燃机数量占比最多,燃气轮机装机占比最高。

表2将一般用于天然气分布式能源系统的三种动力设备的主要参数列出,便于对比。

1、燃气轮机国产化现状

重型燃气轮机

哈尔滨动力设备股份有限公司自2003年以来与GE公司合作,生产PG9351(FA)型燃气轮机,累计为中国用户提供超过50台份不同配置的先进燃机联合循环机组。目前9FA实现国产化率70%,计划于2020年实现80%的国产化率目标。

东方 电气集团与三菱公司合作,引进生产M701D及M701F型燃气轮机,三菱重工将67%的燃气轮机制造技术转让给东汽,使产品水平能达到国际80年代末或90年代初的水平,其余33%制造技术则转让给东方和三菱组建的广州南沙合资工厂,目前综合国产化率达到78%。

南京汽轮机厂于上世纪80年代与GE开始合作,主要是重型燃机系列中的中、小型机组。2004年,南京汽轮机(集团)有限公司与GE公司签订了9E燃机技术转让协议,9E系列以价值量计算的国产化率在35-45%。

2012年12月,中国具有自主知识产权的第一台重型燃气轮机—中航工业黎明R0110重型燃气轮机完成72小时带负荷试验运行考核。R0110额定功率114500kW,热效率36%,它的研制成功预示着我国将成为世界上第五个具备重型燃气轮机研制能力的国家。一些应急移动电源已经小批进入市场,用于整体煤气化工程(IGCC)的中低热值重型燃气轮机(E+、FA级级)、用于分布式能源的兆瓦级燃气轮机正在研制中。

自2008年以来,北京华清燃机公司依托清华大学完成了燃气轮机的基础和应用基础研究、核心技术开发和实验室验证,完成了国产F级300MW重型燃气轮机技术验证机CGT-60F。

轻型燃气轮机

华电通用轻型燃机设备有限公司主要从事LM2500+G4和LM6000 PD/PF两种机型发电机组的成套组装以及测试。2014年10月,华电首套航改型燃气轮机发电机组宣告顺利下线,目前,成套设备中有20%的部件已经国产化。

国家能源局授牌成立国家能源燃气轮机技术研发中心,已建成燃气轮机大型综合技术实验室、关键部件实验室、整机试验台等,基本满足30MW级燃气轮机部件和整机试验的条件。研发中心开展了GT25000燃气轮机第二阶段国产化工作,综合国产化率达到98.1%,技术性能指标达到了技术规格书规定的要求。目前正在进行第三阶段国产化研制,主要目的是提高机组可靠性。

  微型燃气轮机

微型燃气轮机用于天然气分布式能源系统的历史较短,目前相关技术主要被欧美国家垄断掌握。国内对微型燃气轮机发电机组及其设计、制造、应用技术进行了大量的研究工作。

哈尔滨东安科技开发公司研制的国内首台具有自主知识产权的WD18微型燃气轮机发电机组于2015年4月完成满载运行,研制取得成功,填补了国内空白。

沈阳黎明公司微型燃机项目于2001年启动,生产的WD095微型燃气轮机应用了大量高新技术,如:高速永磁电机技术、低污染燃烧技术、高效回热技术等,这些高新技术的应用极大优化了机组的性能。

中国科学院工程热物理研究所、哈尔滨东安集团、西安交通大学三家单位在国家“863计划”的支持下组成产学研联合体,已经完成100kW级微型燃气轮机的样机设计并通过验收。

总体而言,我国微型燃气轮机研制与世界先进水平差距较大,还没有商业化应用。

2、燃气内燃机国产化现状

目前1MW以上大功率燃气内燃机组几乎完全依赖进口,设备投资和运维成本高,严重制约了我国天然气分布式能源的发展。国内制造的功率主要在1000kW以下,具有一定的设备制造工艺经验,主要采取与国外公司研制开发、自行研制开发、技术引进许可证生产等路径。

(二)天然气分布式能源动力装备国产化规划及展望

《关于发展天然气分布式能源的指导意见》制定了天然气分布式能源主要装备的研制目标,当天然气分布式能源项目装机规模达到500万千瓦时,解决分布式能源系统集成,装备自主化率达到60%;当装机规模达到1000万千瓦时,基本解决中小型、微型燃气轮机等核心装备自主制造,装备自主化率达到90%;到2020年,在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统,装机规模达到5000万千瓦,初步实现分布式能源装备产业化。

5MW级燃气轮机:突破高性能压气机设计、低排放及双燃料燃烧室设计、高性能涡轮设计、伴生气和煤制气等低热值燃料燃烧室研制,完成 5MW级燃气轮机整机设计、关键部件试验、样机制造与整机试验验证。

10MW级工业燃气轮机:突破高性能压气机设计、高性能低排放及双燃料燃烧室设计、高温气冷涡轮设计技术和数字式控制系统技术,完成10MW 级燃气轮机整机设计、关键部件试验、样机制造与整机试验验证。

  30MW级中型工业燃气轮机:突破高性能高稳定性轴流压气机技术、高稳定性、干式、低排放燃烧室技术、中低热值合成气、生物质等多种燃料燃(续表)烧室技术、高性能、长寿命涡轮技术、多轴系结构涡轮系统设计,变载荷及频繁起停工况下的系统控制技术、多余度数字控制及状态监测与预警系统技术,完成30MW级先进燃气轮机整机设计、关键部件试验、样机制造与整机试验验证。

鼓励后续所有分布式能源项目和燃气—蒸汽联合循环发电项目采用自主研制设备和相关控制系统。

(部分资料来源于国电科学技术研究院 郝洪亮李玉刚)

来源:本文刊登在中国城市燃气协会分布式能源专业委员会主办的刊物《分布式能源》总第16期,转载请注明出处。

 
 
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