日前,中航工業哈爾濱東安發動機(集團)有限公司透露,由該公司牽頭實施的國家微型燃氣輪機重點課題——100千瓦級微型燃氣輪機首次點火成功,達到額定工作轉速。此舉標志著我國具有自主知識產權的100千瓦微型燃氣輪機研制取得重大突破。
微型燃氣輪機獲突破
記者了解到,微型燃氣輪機的雛形可追溯到上世紀60年代,但作為一種新型的小型分布式能源系統和電源裝置的發展歷史則較短。近年來,隨著全球范圍內的能源與動力需求結構以及環境保護等要求的變化,微型燃氣輪機得到了高度關注并得以迅速發展。微型燃氣輪機單機功率范圍一般為30-300千瓦,基本技術特征是采用徑流式葉輪機械以及回熱循環。
據介紹,100千瓦微型燃氣輪機的研制成功將進一步提高我國微型燃氣輪機及其相關產品的研發能力,形成我國微型燃氣輪機產品較為完整的自主知識產權體系和制造能力,為開拓以微型燃氣輪機為核心的分布式供能產業提供支撐。同時,將縮短我國微型燃氣輪機研制水平與世界先進水平的差距。以微型燃氣輪機為核心的分布式供能系統作為先進能源技術的前沿發展方向,已被列入《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》,具有廣闊的應用前景。
作為微型燃氣輪機課題牽頭實施單位,東安公司從2003年起與中國科學院工程熱物理研究所、西安交通大學、中航工業航空動力機械研究所共同研發。經過8年摸索,逐步掌握了微型燃氣輪機整機、核心部件及關鍵系統的設計、制造及試驗技術。
為分布式發電提供設備保障
美、歐等發達國家一向很重視微型燃氣輪機的研制。有美國專家曾經指出:微型燃氣輪機在未來電力工業中的地位猶如微機(PC)在計算機工業中的地位,由此可見其重要性。
據了解,微型燃氣輪機應用很廣,最具代表性的是熱電聯產機組,系統總效率可達80%以上。用于混合動力汽車的微型燃氣輪機也得到了一定發展。
有專家分析認為,分布式發電的發展為微型燃氣輪機技術發展和市場擴展提供了極好的平臺。目前,發達國家電力市場已全面轉向分布式發電的競爭。小型發電廠在分布式電網中的應用,已成為一種可行選擇。這種發電方式能夠為用戶減緩電網擁擠,增加電網機動性,降低送電損失和成本,改善電力質量。微型燃氣輪機技術的發展及其商用推出大大增加了分布式發電面向較小用戶的可能性,微型燃氣輪機發電裝置的緊湊性,可靠性和遙控運行以及環境友好等特點,意味著它們特別適合分布式發電的區域性應用。
燃氣輪機發電技術在我國興起僅僅一二十年,但相對于傳統燃煤發電技術,在熱效率和環境保護等方面均具有明顯的技術經濟效益和社會效益,微型燃氣輪機作為小型分布式發電技術或動力裝置,具有更為靈活、安全、潔凈、廉價的發電和熱電聯供特點,符合對能源供給多樣化的發展需求;而且由于不需要水,可以應用于我國嚴重缺水地區。此外,與常規發電裝置相比,微型燃氣輪機由于采用獨特的空氣軸承技術,系統內部不需要任何潤滑,節省了日常維護。每年的計劃檢修僅是在全年滿負荷連續運行后更換空氣過濾網。
我國具備較好技術儲備
有專家認為,隨著“西氣東輸”工程的實施以及能源供給的多樣化發展趨勢的日益明顯,我國微型燃氣輪機的市場需求很大。一方面電力作為基礎能源供給,在我國需求規模很大;另一方面我國越來越重視天然氣資源的開發利用,因此,微型燃氣輪機在我國廣泛應用具備了條件。
此次點火成功的100千瓦微型燃氣輪機是我國為適應能源安全需要研制的分布式供能的核心裝備,既可以在電網無法覆蓋、地廣人稀的邊遠地區使用,也可以在城市重要場所獨立供應冷、熱、電,不僅體積小、使用壽命長、排放低,還可以將能源綜合利用率提高到80%左右,可廣泛地應用于醫療、油田、電信、賓館等系統,對于促進我國國民經濟可持續發展具有極其重要的意義。
據了解,雖然微型燃氣輪機的市場很具潛力,但其應用將取決于對其一系列關鍵技術的攻克和發展。首先,微型燃氣輪機的小型化及其高負荷、高效率要求使得其氣動部件的設計具有較大難度;其次,需要發展低NOx燃燒技術以滿足環保要求;同時為提高其熱效率需要采用回熱循環,因此高效緊湊的回熱器設計十分重要,這也是目前一個相對薄弱的技術環節。
不過,有專家認為,我國微型燃氣輪機的研發和研制具備了較好工作基礎和條件。首先,已有了相對較好的技術儲備和研究積累;其次,微型燃氣輪機部件少,尺寸小,耗材少,試驗臺建設等研發費用投入相對較低,而且研發周期短(相對大型燃氣輪機而言)。第三,微型燃氣輪機的研發隊伍規模相對較小,人員相對集中,便于組織集中攻關。