如何為你的分布式能源電站選擇一個性能強大的燃氣輪機？發(fā)電效率無疑是用戶考量的重要指標之一。然而在天然氣分布式能源領(lǐng)域，供熱能力是否夠高也是一個重要的指標。即將投運的華能桂林能源項目作為全球最先進的分布式電站之一，采用的是6F級重型燃氣輪機，其能夠?qū)崿F(xiàn)的燃料利用效率高達81.15%，其配套建設(shè)供熱管網(wǎng)年供熱量將達224萬吉焦。為什么6F級重型燃氣輪機可以把分布式能源電站打造成“能源利用中的戰(zhàn)斗機”，有幾件事情你必須了解。 

近年來，隨著對清潔能源的重視，我國天然氣分布式能源正進入加速期。據(jù)《中國能源報》數(shù)據(jù)：截至2016年4月，中國已建成投產(chǎn)天然氣分布式能源項目達到46個，總計裝機容量達291萬千瓦，今年合肥、武漢、重慶、廣州等多地天然氣分布式能源項目也不斷獲批或開工建設(shè)，而采用6F級重型燃氣輪機的天然氣發(fā)電分布式能源電站也開始如雨后春筍般出現(xiàn)。

分布式能源電站需要什么樣的燃氣輪機？

目前，燃氣輪機在天然氣分布式能源電站上的應(yīng)用有多種類型，可選的設(shè)備有微型燃氣輪機、輕型燃氣輪機和重型燃氣輪機，它們分別滿足于不同的能源和動力需求。 

全世界最小的微型燃氣輪機

微型燃氣輪機，輸出功率一般在1MW以下，整體價格低，搭建方便靈活，適合樓宇式分布式能源站，全世界最小的微型燃機僅手掌大小。

輕型燃氣輪機輸出功率中等，適合1~100MW的分布式能源站。輕型燃氣輪機主要有2種主要類型，一種是由西門子和三菱等傳統(tǒng)燃氣輪機廠商研制的純工業(yè)燃氣輪機，另一種則是航改燃氣輪機，由美國通用電氣GE、普惠、羅羅等航空發(fā)動機廠商，利用航空發(fā)動機技術(shù)為基礎(chǔ)改型而成。一些航改燃氣輪機甚至可以在航空發(fā)動機運行數(shù)千小時退役后，直接卸下其核心機作為燃氣發(fā)生器，并增加動力渦輪，繼續(xù)在地面發(fā)電使用上萬小時，其中美國GE公司是全世界唯一一家在航空發(fā)動機、航改燃氣輪機和重型燃氣輪機都領(lǐng)先的公司。

重型燃氣輪機是燃氣輪機家族里，功率最大、效率最高和維修性最好的燃機，非常適合30MW以上的城市工業(yè)園區(qū)/開發(fā)區(qū)等分布式能源站。重型燃機設(shè)計時不以減輕質(zhì)量為主要目標，而是考慮在滿足長期安全工作的前提下，盡量應(yīng)用高性價比的材料制造，其零部件一般較為厚重，單位功率質(zhì)量可高達5公斤/千瓦。在結(jié)構(gòu)上，重型燃機外缸為上下兩半，非常便于在現(xiàn)場裝拆分解和大修。

因此，在考慮較高熱電比和最大節(jié)能率的情況下，重型燃氣輪機是工業(yè)園區(qū)等區(qū)域式能源電站的最佳選擇，主要是因為重型燃氣輪機的排煙溫度高和流量較大，最適合冷熱電聯(lián)供的分布式能源電站。以美國通用電氣GE公司的6F.01重型燃氣輪機為例，充分吸收了GE先進的航空發(fā)動機和F/H級重型燃機技術(shù)，其單機循環(huán)發(fā)電效率為37.7%，但如果采用冷熱電三聯(lián)供，其能源綜合利用率可高達80%以上。

分布式能源電站采用F級重型燃機有啥好處？

分布式能源電站的經(jīng)濟效益主要由燃氣輪機的性能決定，而性能又主要與燃氣輪機透平進口溫度直接相關(guān)，因此國際上通常根據(jù)透平進口燃氣溫度把重型燃機分為E、F、H/J級：E級重型燃機透平進口約1200℃以下；F級透平進口溫度約為1400℃；目前最先進的H/J級透平進口溫度達到1550℃-1600℃。透平進口溫度越高，燃機技術(shù)越先進，分布式能源站的經(jīng)濟效益越高。 

6F.01重型燃機上的眾多黑科技

之前，國內(nèi)已經(jīng)投運的分布式能源電站上應(yīng)用的燃氣輪機主要以航改燃氣輪機，6B重型燃氣輪機、輕型燃氣輪機為主。即將于今年投運的華能桂林分布式能源項目，采用GE公司6F.01燃氣輪機，是國內(nèi)首個投運小型F級燃氣輪機的分布式能源電站。它的優(yōu)點在于：與其它同一功率等級的燃機相比，6F.01在效率和維修性上更好，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率超過56%。而且6F.01排煙溫度超過600℃，較高的燃機排煙溫度可以節(jié)約余熱鍋爐的受熱面，同時提高蒸汽產(chǎn)量，冷熱電聯(lián)供效率更高，經(jīng)濟性更好。

值得一提的是，國內(nèi)的首臺6F重型燃機（6F.03）早于2009年就在新疆石油管理局克拉瑪依電廠投運，并一直作為該電廠的主力機組為西北沙漠之中的石油城市克拉瑪依提供冷熱電聯(lián)供。

分布式能源電站為什么不用H級重型燃機？

H級重型燃機無疑是目前全世界最先進的燃氣輪機，熱效率超過40%，一臺9HA重型燃機機組可以滿足超過68萬戶家庭的用電需求，但其功率一般也大于350MW，這對分布式電站來說實在過大。在功率100MW以下，F(xiàn)級重型燃機已經(jīng)是目前分布式能源電站上技術(shù)水平最先進、熱電聯(lián)產(chǎn)/聯(lián)合循環(huán)效率最高的燃機。 

6F.01重型燃機借鑒了不少其它產(chǎn)品上的優(yōu)秀技術(shù)

在小功率燃機上實現(xiàn)F級技術(shù)也以非常不易，美國GE公司在1975年推出6B燃機時，其基本型功率為31MW、熱效率僅為30%，但通過不斷的投入資金進行改型升級，30年里推出了8個升級版，效率提升到了34%。后又在E級產(chǎn)品和技術(shù)基礎(chǔ)上，大幅改進壓氣機、燃燒室和透平三大部件，如在熱通道和燃燒室上采用與9H重型燃機同樣的材料，一級動葉采用單晶工藝制備，最終才在功率為51MW的6F.01重型燃機上實現(xiàn)了高達37.7%的單機循環(huán)發(fā)電效率。

此外，GE公司正在研究將商用航空發(fā)動機上驗證成功的碳化硅材料應(yīng)用到重型燃機上，由碳化硅材料制成的熱端部件可以在不需要任何空氣冷卻下承受1600℃，屆時熱效率超過40%的小型H級重型燃機也許就會出現(xiàn)。

6F級重型燃機為什么特別受中國用戶喜愛？

由于小F級重型燃機可以帶來更多的經(jīng)濟效益，一直受到用戶青睞，GE的6F重型燃機（6F.01/6F.03）在全球累計銷量就超過200臺。除了華能桂林電站外，華電通州、河北黃驊、湖南瀏陽等電站也相繼采用了6F.01重型燃機，在土耳其、墨西哥和以色列也有6F.01的足跡。除了性能卓越外，6F.01重型燃機在維修和服務(wù)上也被設(shè)計得特別適應(yīng)中國分布式能源市場。 

6F.01重型燃機在落地中國之前，已在土耳其Kemalpasa電廠累計運行超過12年，運行時間超過110,000個小時，超過2,250次的啟停。

首先，在用戶最關(guān)心的維修性上表現(xiàn)極好，6F.01重型燃機具有更長的維修間隔時間，維護周期達到32,000小時或900次啟停，并且全部葉片可內(nèi)窺鏡檢查，可現(xiàn)場更換葉片。低氮燃燒器也采用便于現(xiàn)場維護的分管式，無需開缸即可更換火焰筒和過渡段。隨著GE在中國的燃機本地化進程的推進，很多大部件都可以不用運回海外進行拆解，很多檢查、拆解和維修工作在現(xiàn)場即可完成。

其次，6F.01燃機機組未來在數(shù)字化上也大有可為，有Predix工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加持，GE的智慧發(fā)電解決方案可以對分布式能源電站進行大數(shù)據(jù)分析、遠程故障診斷、優(yōu)化機組效率、幫助用戶以數(shù)字化手段來大幅提升分布式能源電站的維護、運營、檢修、保養(yǎng)能力。

此外，為了讓F級重型燃機的技術(shù)不僅引進到中國，并且在中國本土化，生根發(fā)芽，成為中國的產(chǎn)品，2012年12月，南汽輪與GE公司簽訂了6F.03重型燃氣輪機及軸排聯(lián)合循環(huán)汽輪機技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議；2014年5月又簽訂了6F.01燃氣輪機技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議。隨著GE與南汽在6F級燃機上全面合作的推進，6F.01重型燃機的制造和服務(wù)將更加本土化。

總之，6F級重型燃機正在讓中國區(qū)域分布式能源電站變得更加“小而美”。

最后帶你去桂林瞅瞅全球首個F級分布式能源電站！

華能桂林能源項目是桂林首個、廣西最大的燃氣發(fā)電項目，該項目擁有三臺GE 6F.01燃機，采用燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)模式，發(fā)電總裝機21萬千瓦、年發(fā)電量逾10億千瓦時，燃料利用效率可達81.15%，其配套建設(shè)供熱管網(wǎng)年供熱量將達224萬吉焦。截止今年7月，桂林三臺機組都順利完成了首次點火和首次并網(wǎng)，順利結(jié)束滿負荷調(diào)試，預(yù)計年內(nèi)進入商業(yè)運行。 

2017年4月28日，華能桂林能源項目 “首次點火”成功

華能桂林能源項目內(nèi)景