随着我国"西气东输"等自然气工程的实施，我国的能源结构将发生很年夜的变化，为了提高自然气的综合哄骗率，各地纷纷进行热电联产的试点，以期创出新路、堆集经验。本文工团测验考试对小型燃气发电及热电联产进行技术经济分析。

1小型燃气发电技术
　　当前燃气发电及热电联产的技术可分为成熟技术和包括成熟技术的新兴技术，其中成熟技术有燃气轮机和燃气发念头

　　而新兴技术有微型涡轮机、燃料电池和其它的动力系统如斯特林引擎等。

　　一般来说，燃气轮机是25MW以上发电容的技术，可是容在1MW~10MW范围中，燃气轮机的尽对地位泛起摇动。同时3.5MW以下容上今朝依然是柴油和燃气往复式发念头占主导地位。微型涡轮机和燃料电池等新兴技术主要哄骗于5MW以下。一般来说，年夜型燃气轮机系统与高价的燃煤发电厂进行成本的竞争，而这些新型技术则分歧，主要经由过程像低污染排放、低维护需求、低噪音等特征与其它投资成本较低的产物进行竞争，这里固然为也需要借助于人们对这些产物的品牌和对这些产物的想象力。

　　今朝看来，这些成熟或新兴技术产物要获得认可，除还需年夜的资金投进到产物的改良上，同时还要对这些产物的定位、相互的技术竞争、分销渠道和提高新产物采用率等方面投进资金。

1.1燃气轮机

　　燃气轮机因简单、效率高和适合高温热收受接管，所以一般发电都采用燃气轮机技术。而年夜部门小型轮机发电装备采用简单轮回的运行模式很少有25MW以下的小型联合轮回系统。燃气轮机在5MW以下由于规模缘由，将会有相对较高的价格和较低的效率，是以小型燃气轮机运用的市场份额很少。

　　美国索拉公司（Solar）的水星50（Mercury50）是个破例，它哄骗热收受接管做到了在较低的压比下获得较高的效率，它的容为4MW，具有40的效率。显然它与同容范围的简单轮回的柴油和燃气发念头相比年夜年夜地提高了效率。

　　经过起劲，燃气轮机近10年在废气排放方面泛起了下降趋向。有一段时期，普遍采用蒸汽或水喷射削减轮机的传统扩散式燃烧器的污染排放。现在，许多制造厂商如Allison(Rolls~Royce),GE,和索拉公司采用低NOX燃烧器，可以使*气中CO含到达9×10-6~25×10_6以下，甚至到达5×10-6~15×10-6以下。

1．2燃气发念头

　　站式发念头运用在曩昔几十年中，出格是在近10年中有了严酷的增加。随着产物技术的不竭步和严酷的情况控制要求，往复式发念头势必继续作为一种低成本的原念头具有极强的竞争性

燃气发念头的用户增加是由于它在成本、效率、靠得住性和废气排放方面有了长足的前进。主要浮现在提高了相对输出率（kW/L），削减了与柴油发念头在输出功率及相对价格（§/kW）之间的差距。燃气发念头两种基本的废气排进控制方式，划分运用于化学计比运行和贫气燃烧运行。化学计比燃烧发念头使用三元催化污染控制系统来同时下降Nox、CO和未燃碳氢化合物。例如站式动力运用通常为在稳态工况下运行，若严酷控制，可以使Nox排放控制在0.2g/kWh~0.42g/kWh.另外一控制燃气发念头污染的主要方式是贫气燃烧，即使用年夜的过剩空气系统（跨越50~100理论空气），高过剩空气可以使Nox排放显著削减而同时使轮回效率增加。

300KW以上站式贫燃发念头有许多分歧的设计方式，例如年夜型燃气发念头常使用超高能焚烧、预燃室、小火焚烧系统（使用1能）、柴油喷射等。贫燃燃气发念头的NOx在0.4g/kWH~0.94g/kWh.。燃气发念头经过严酷维护，完全可以实现热电联产。上90年月以来在年夜力成长500kW以下的热电联产，尤其集中于5kW~75kW的系统，使用低成本的汽车发念头和快装系统来下降总装机成本。

1.3微型涡轮机

　　微型涡轮机是输出功率在30kW~200kW的小型燃气轮机。固然为知足年夜负荷也能够组合装配在一起。微型涡轮机的年夜小适合运用于热电联产或只用动力的商用建筑物或轻工市场。

1.4燃料电池

　　分歧于转换燃料的热做功终变电的传统发电系统，燃料电池像一般电池那样哄骗电化学生产电力。它和从储蓄化学制品中提取电力的蓄电池分歧，燃料电池生产电力是用氢燃料通进电池的阴极和空气中氧通放阳极。氢燃料有各类来历，可是廉价的是自然气的蒸汽重整，即提取燃料和蒸泊中氢的化学进程。由于进行电化学反应的电解类型的分歧，燃料电池可分为以下几种：磷酸燃料电池（PAFC）、消融碳酸盐燃料电池（MOFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和子交换膜燃料电池（PEM）。每种燃料电池都包括不同凡响的技术，并具有各自的运行特点和成长阶段。PAEC现在处于早期商用市场开发阶段。200kW装配已交付给120个以上的用户。SOFC和MCFC技术现在处于现场实验阶段或示范阶段。PEM装配仍处于早期开发实验阶段。直接的电化学反应与一般的热发念头发生的电力相比，效率更高。燃料电池的效率从PEFC的35-40到成长中的MCFC和SOFC系统的60不等。燃料电池比普通发机电恬静、清洁。与普通电池一样，燃料电池发生直流电（DC）、为了获得60Hz交流电（AC）需使用逆变器。这些动力电气装备与其它装备组合起来，可以作为敏感用户电力经管战略一部门。由于今朝燃料电池的高成本，燃料电池适用于对电力、电力情况要求高的地域和用户。一些燃料电池技术可以使装备模块化，运用于小型商用甚至于平易近用中，其他一些技术则运用在年夜的高温系统。适用于工的热电联产项目中。

2小型燃气发电的运用

　　小型燃气发电主要用于热电联产、调峰和备用电力等领域。

2.1热电联产

　　发电技术在把燃料转换成电的进程中发生了年夜的热。对发电厂来说平均输进燃料的能源中的2/3酿成了热。虽然部门热能被用户哄骗，可是只有发电厂靠近用户的情况下才能实现。小型燃气发电装备因其体积小，可以利便地座落在任何需要电力的场所，实现热电联产就有极年夜的势。热电联产能显著地增加能源使用的效率，削减废气排放，下降成本。热电联产对终端和高热使用用户好，可哄骗于加工工、医院、黉舍、洗衣房等。另外，由于自然气是一种清洁、绿色的能源，燃气热电联产能削减空气和水的污染，削减温室气体的排放，对地域的经济成长有极年夜的社会效益。

2.2备用电力

　　电力系统需要靠得住、不中断的供电服务。固然，发生断电的年夜部门缘由是由于风暴或电网系统发生故障。一般断电敏感的用户，他们因平安等缘由需要备用电力，直到运用供电服务获得恢复。像电信、零售和加工工等用户，安装备用发机电的发电资本哄骗得很是不充实，日常平凡几近不运行，由于孤立于电网之外，它们不作为发电容计较在任何一个电力公司或非电公司中。国外有一些电力公司哄骗一些备用电力作为削减高峰负荷的手段，或支付租出费用，或削减用户高峰负荷时段的限制运行时间。用户自由选择能源商可以刺激备用发机电的经济竞争。为备用电力装配增加运转的时间，从而把备用发电成本削减到小，经由过程留心定的电力供给和间歇的备用电力连系，可以使靠得住性到达年夜。

2．3调峰

　　凭据电力需求和发电资产有用性的分歧，电力成本每小时都在改变。这些成本变化将直接表达为价格旌旗灯号。电力公司把按小时变化的负荷分类为季节和天天的高峰、非高峰负荷。用户需支付高峰用电时段（TOU）比率，是以在整个高成本的高峰时期里能选择小型发电装备作为调峰使用，能下降用户的总成本。与之相对应，用户发电容能削减能源供给商高峰时段的发电需求，从而削减发电装备的投资，下降发电成本。TOU用户可以发现他们的小型发电系统比一年中年夜部门时间的高峰TOU比率廉价。总的电力支付费用越接近现实小时成本，开发调峰战略对用户和能源服务商获得的经济利益就越年夜。

3小型燃气发电的运用经济分析

　　小型燃气发电装备的运行成本，若是效率定为35，以自然气1.9元/m3计，则每度电的成本低于0.60元（以上海市居平易近用电电价0.61元/kWh计较），低于今朝的电力时值。若是斟酌热电联产，那末就可更突出其经济性。

　　燃气热电联产感乐趣的身分是电能价格、燃气与电的价格比、年度耗、已使用燃气或很容易就能转到以燃气为主的电用户数目。一个地域是否适合采用燃气热电的有用指标是燃气与电的价格比率，可是在分歧的地域仅以简单的价格比还不能获得一个很好的比力，它还未暗示出燃气与和电价格的尽对值差异。为了给出一个"燃料省钱指标"对便在各地域间对联产发电受益进行比力，采用以下计较方式：

　　若是采用热电联产，该单元若是使用热电联产提供的电、热年花费的费用为Se•Pe和Sh•Ph,若是假设联产发机电的总效率为η°，则该单元供出的这些热和电所需消耗的燃气的费用近似为[]，另外假设城市的供热汽锅燃料采用燃气，而效率为，那末因采用热电联产而节省的燃料费用=电费 供热费-所用燃料费。

　　划分暗示联产发机电供出的电、热，划分暗示单元热的电价、热价和燃气价，为联产发机电总效率，为一般供热系统的效率。

　　为了利便比力，假设热电联产发机电热效率与常规供热效率不异，即，则节省的燃料费用电能供出燃料省钱指数。燃料省钱指数为

　　因而可知，燃料省指数与电价成正比，且随着燃气与电价的价格比的下降而增年夜。这个指数仅暗示在分歧能源地域之间的对比，其实不斟酌投资、安装规模和维修费，只纯洁对能源价格而言。

　　以上海的电元，自然气元为例，而每立方米的自然气相当于度电，则省钱指数元。即热电联产发机电每发度电，将勤俭元，条件是联产机所供出的热能全数哄骗。

　　现今典型汽锅的效率设定为。联产发机电的发电效率为，供百感交集效率为。使用联产发机电的用户将会受益，而同时煤气公司也将受益。这是由于引进了新型装备后促进了新奸筑物使用燃气否则这些建筑物将可能全数采用电能。对煤气公司的主要吸引力是在电能用户中又争取到了燃气用户。

　　若是假设联产发机电在供给输出热能需求时能够经济地运行，则可以将增加的燃气负荷作为发电效率的提高。事实上，当系统不能用电之前，燃气负荷到达一个高点。这个高点泛起在由于供热和发电效率不异而负荷也不异的时侯，也就是对分歧的建筑物电输出和热输出能够匹配。或选择适合的热和电能比率以到达年需的年夜燃气负荷。

4结论

（1）小型燃气发电技术成熟、装备靠得住，测验考试和推行小型燃气发电装备可以拓展燃气运用领域，同时也有诸如削减水、空气污染等社会效益。

（2）小型燃气发电装备的运用有热电联产、备用电力和调峰等分歧领域，运用前景广漠。

（3）小型燃气发电，出格是热电联产，具有一定的经济性。