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徐明:MTU燃气发电机及模块化系统在分布式能源的应用

2020-09-23 14:42:58 中国能源网

编者按:2020年9月17~18日,以“塑造新模式•激活新动能”为主题的“第十六届中国分布式能源国际论坛暨2020综合能源展览会”在山东济南召开,本次论坛由中国能源网主办,中国能源研究会分布式能源专业委员会、水发能源集团有限公司联合主办。会上,中船重工第七—一研究所新能源产业部经理徐明发表了“MTU燃气发电机及模块化系统在分布式能源的应用”的主旨演讲。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

大家上午好,有点感冒,不太好意思。人不太多了,留下的应该都是精英,因为走的人会非常遗憾,他们会错过非常精彩的内容。

今天跟大家带来一款大家听说比较少的燃气发电机是MTU的。

中船集团,特大型企业,拥有中国船舶、中国重工等十家上市公司。科研院所、企业单位和上市公司147家,资产总额7900亿元,员工31万人,全球最大的造船集团,在十五年前就是全球最大的,目前是我们国家十大军工央企集团之二。

七一一研究所,我们最早是隶属于国防部,创建于63年4月,后来一系列的变化,现在是中船集团,目前是唯一的国家产业级研发机构。应该说七一一所研制的主要内容,准确的来说是中高速,大负荷的一个活塞往复式的发动机,现在是七一一所军民两块业务主要是围绕着船舶的柴油机和动力的装置。我也给大家透露一下,现在除了说我们是航天技术领先世界一流水平之外,实际上我们船舶不光是航母,包括我们现在,其实是一百多艘水面舰和水下作战潜艇的活塞式发动机,我们现在也是世界一流的水平。我们现在这个水平应该是不低于德国的MTU的水平。大家都知道,从第二次世界大战,德国的潜艇,到现在目前世界上在装的最先进的AIP潜艇,德国的212潜艇,到法国的航母,还有美国的军用的作战舰,这上面的船舶舰艇用的全部都是MTU的发动机。实际上我们国家海军的船舶舰艇,我们的水平不比MTU差。我跟大家稍微透露一下一个小小的故事。

七一一研究所现在有七个业务板块,我说一下我们齐耀动力。在七个业务板块中我们承担的是发展热气机及特种动力系统还有分布式能源系统,新能源业务这两个战略业务板块。七一一所的定位,是希望成为我们国家柴油机、特种发动机及动力装置行业领导者,能源综合利用领域装备和系统解决方案领先者,我们希望成为一个咱们国家燃气分布式能源装置和系统解决方案的领导者,这次会议因为我们相关的文件还在保密阶段,下一个会议我们会给大家带来先进的发动机的,不是简单的系统,是从发动机研发的。

主要以科研人员为主,里面大多数都是硕士研究生之类的。我们平时宣传推广的不太多,但是我们也是咱们国内燃气分布式能源起步比较早的第一,到现在搞了十五年,也是MTU品牌燃气发电机在国内最重要系统的集成商和唯一的授权服务商。解释一下为什么我会跟MTU合作。咱们国内的军舰上这个动力用的是集团公司的闪柴的产品,在三十年前引进德国的MTU396,MTU396这款产品在德国的军舰上同样的型号,它的功率要比我们国内的版本要高50%、60%,其实我们国内的大功率的高速网速发动机这块,技术的基础是非常的薄弱,这几年取得这么一个发展的成绩也非常的不容易。

七一一业务范围,分布式能源项目设计、系统集成、工程总包,一直到售后服务,运营服务,一直到最后的能源管理。

跟大家介绍一下MTU燃气发电机。刚才我给大家介绍了一下我们和MTU之间合作的渊源,是源于军用动力的系统。其实MTU这个发动机毫不夸张的说它的柴油机是世界上最先进的,代表我们全球最高的水平。这家公司也是非常有历史,大概全球一百多年。世界首台带涡轮增加器的柴油机就是MTU造的,大约是在1934年,MTU成立之后,筹备的是一款非常豪华的车,迈巴赫的。奔驰是世界汽车的发明人,实际上汽车的设计之父是迈巴赫,现在奔驰有款最高端的车就是奔驰迈巴赫,就是这个创立人创建的公司。MTU是1886年就开始大型发动机的制造,但是因为一战之后受到《凡尔赛条约》约束,是不能制造飞机发动机的,所以它的柴油机主要是用在工程机械,船舶上面。MTU现在是属于英国的罗尔斯公司,这个是2019年被英国收购了,MTU主要的原因还是这里面大量的军用业务,我觉得背后是有这么一个原因的。实际上被收购之后,对我们国内非常的被动,因为我们一些友好的国家希望进口我们中国军舰的时候明确提出要求,我们发动机只用MTU的,然后我们去跟MTU商量,实际上美国人现在不让他卖给我们中国,非常的被动。这个MTU是燃气工厂,然后燃气的发动机基本上都是在燃油发动机这个基础上改制所以它创建的比较晚,1977年,搞燃气发动机这块也是起步比较早的,德国的奥格斯堡,约3000套热电(冷)联产机组,约5500台燃气发电机组投运,约500台套的年生产能力。

MTU在中国也有一个苏州工厂,对燃气这块主要是一个服务的基地。苏州工厂在柴油机这块有个2000系列的柴油机。 MTU这个产品主要是后面的MTU4000系列,第一个型号12V400,大家可以忽略,因为这个机组的话,功率太小了,如果有进口机的话非常的不划算,相对来说比较有竞争力的从12V开始,一直到20V,只有三个机型,但是有不同的调教,所以有L32发电功率稍微小一点,单缸100千瓦,最大的话20V是只到2000千瓦还有另外一个版本是L64的版本,这个是单缸的功率从100千瓦提高到130千瓦,提高30%。这个最大的话可以到2535个千瓦。L64和L32在这多说几句,我们研究发动机一直在研究一个课题,哪天发动机能够期待燃油机做应急的,永远都不可能这个,因为什么呢?我们现在所有做燃气发电机的都是预混型的,基本上在船用做主要的驱动力都不可以,在做船机的时候,必须用一个单方喷射,因为它的负荷特性特别的差,响应特别慢,所以只能用来做一个发电的产品。还有一个很重要的,刚才为什么讲启动特性,它的启动特性得到了改善,它可以启动的时间,一般燃气机从启动到满负荷都是五分钟,这一款产品是缩减到了2分钟,另外负荷特性,L32版本的燃气机也是市场目前主流的水平,只能做到50%减载,在1分钟50%的减载的情况下机组不停机,在以并网转孤岛的时候是特别有用的,特别重要的一个功能特点。

MTU燃油机一个主要的特点,主要是四个特点。第一个,20V4000L64的这款机器,最大的做到2535个千瓦,它的可靠性是非常高的,对于柴油机可靠性最重要的是热负荷。

另外一个,这个机器的耐高温环境,耐高海拔环境特别好。它的环境温度是在45度以下,这个PPT稍微有点错误,这个是MTU柴油机和燃气机相同的特点。

第三个特点,就是它的控制自动化及智能化的程度特别高,尤其是国内的OEM机组,直接买一个控制包,这个控制系统全部是MTU自行开发的,这里面全部都是数字化的,参数一般比OEM机组的话至少多了一倍,可以根据现场的实际要求做到一个非常个性化的要求。

最后一点,我觉得很重要的,就是高发电效率,跟大家展示了,接近43%、44%,另外一个总的利用率,我们有一个在上海中心的项目上,当时为什么选用MTU的机组,主要是考虑它的一个总能源利用率高,除了发电效率高之外,就是余热利用效率也非常的高。另外MTU一个其他小的特点,就是它的全生命周期内的周期性是比较好的,燃气机的维护成本都非常高,大家知道一台燃气机,如果是折旧下来的话,它大概也就是七分钱左右,在一个它的寿命期内。维护成本大概是在1毛钱,维护的成本实际上要比机器的购置成本高3%左右。为什么说具有一个良好的经济性呢?这里面主要是源于它的可靠性,它的可靠性非常的高,所以这里面有很多的零部件,实际上更换的周期是特别长的,这个是全寿命周期都不需要更换的,我们在一个项目上,遇到了一台其他的品牌,我们不讲什么品牌,大家知道什么叫吹缸吗?是一个月要吹两个缸,一台二十缸的机,一个月吹两个缸,从年初到现在一个缸都没有吹过,这就是它的可靠性,什么叫吹缸呢?用玻璃一样的非常大的颗粒,当它黏附在它的排气阀之间会有一个缝隙,高内燃机会从缝隙往外窜,一烧掉的话,马上整个缸头这一个组建都要换掉,二十个缸,一个缸的组建是五万块,二十个缸要一百万,所以这个成本是非常高的。

大家愿意买丰田的车,事后省心省钱就是这么一个道理。

免费接入MTU和齐耀动力数字化服务平台。我们是100%覆盖的可拆换的零件,几乎没有一家厂家能做到说我是有库存的,一般这个备件是没有库存的,从国外发货非常的长,我们有,可以我们要服务好客户,我们一年的库存就是几百万的库存放在这里,我们库存都是预先在中国备好的,当你的机组出现问题的时候,一个电话我们立马从我们公司发货,这个不用从德国调。另外,经过两年多的一个培训,我们公司现在是我们国内唯一获得MTU售后服务授权的公司,在机组的检修,我们是可以快速响应。这个是在速度上还有费用上完全不是国外的制造厂能够比的。

最后分享一点点模块化设计。我们公司从2005年开始干分布式,2010年的时候,当时干上海中心项目的时候,开始采用BIM设计,我们现在在这个基础上又进一步的创新,我们现在是采用一个系统,采用一个模块化的设计。左边可以看到一个,现在国外实际上燃气发电的电厂全部采用模块化的设计。左边最下面这张图,什么是模块化的设计,我举一个例子,时间太仓促了,大家家里用的电脑,大家都组装过机器,第一个,模块要尽量的少。第二个原则,模块要尽量的有系列化,可以满足客户的个性化配置的一个要求,我们搞船用发动机的话,全部都是模块化的。

有一个清单,客户可以去说我要这个配制,我们就给客户做定制化的模块生产。

最大的好处,系统的质量提高了,模块的生产力生产了,经过测试出厂了,不用再现场组装了。

第二个,对于能源投资商来说,整个系统的复杂度降低了,为什么呢?我们所有的模块都统一了,都统一在一个品牌。对应我的操作工人的操作要求,就大幅的降低。所以我们一般建议,对于一家能源投资商来说,燃气发动机不要超过两个牌子,最好就只用一个,绝对是最省钱的。要不然你的机器坏了,你的工人甚至不知道怎么检修,道理很简单。另外模块化可以快速降低安装的成本,我们的模块化都是基于MTU4000系列燃气发动机的。现在主要形成了4个系列化的产品,开式/隔声罩,集装箱型的,客户有什么要求,我们就给他选几个模块。

这个就是模块化几个主要的组件,最右下角是系统的,辅机的配件控制的模块。最上角是预热利用模块,冷却水的一个冷却的模块。左下角是润滑油,下面是集装箱和隔声罩,右边是一个联产型,左边那个都见的很多了,大家看一下右边这个,整个系统明显简洁了许多,因为几个模块往那一放,中间用管道一联,整个项目就完成了,是非常的简单。

最后跟大家分享三个案例,第一个是上海中心大厦。这个是目前为止中国最高的建筑,也是世界上第一座双认证的建筑。绿色建筑的补贴就拿到了3400多万,上海中心大厦是采用了很多的这种技术,其实在这里面,用的特别好的不太多,我觉得最重要的一个就是我们CCHP的冷热监测,再一个是能源的中央管控系统,在能源这块,这三块是投资效益比较高,使用效果比较好的一个技术,其他的大多都是带有概念性质的,或者探索性质的。我们这个项目运行了很多年了,从2017年到现在,总能利用率大约是在82%左右。现在运行下来的话,一年运行小时数大概是达到了5400个小时左右,应该说使用的效果是非常好的,机器是最重要的原因,上海中心大厦负荷特别高。另外上海政策特别好,上海燃气价格特别低,所以经济效益也是非常显著的。

第二个案例,前面跟大家看的一个开式联产的模块,这是在四川三岔湖度假酒店,有435间客房和套房。这个项目是有一定背景的,它上燃气的CHP不单单是为了节能省钱,更重要的原因是这个度假区是在因为风景是比较秀丽的地方,大多都是离市区比较远,在偏远的山区里面,有农业的电网,架着电线杆通进来了,这么大一家酒店经常断电,而且这家酒店是非常贵的,一个房间一晚上大约最便宜的是1600多块钱,投资也是非常的大,投资了几个亿,非常的豪华,有点像新加坡度假酒店,光大的游泳池就有两个。所以这个情况下,酒店的用能不安全,不可靠,所以它就用了燃气发电兼用急供电,这一块现在这个项目,应该说是投产之后效果非常好,在线并网和孤岛来回切换都是非常可靠的。这里面非常重要的,我们说要真正实现能源安全功能的时候,你就要对它的负荷进行管理,大多数其实项目的孤岛运行都是假的,为什么呢?一断之后发电机起都起不来,负荷的开关根本没有断掉,管理起来是对技术工人操作要求是非常高的,几乎不太可能,这个是所有的都加了控制,都是自动控制的,在并网转孤岛的一线路,这个项目是填埋场发电的项目,这个就不多讲了,是2000千瓦的,接近8500个小时,到现在为止,没有因为计划外的,运行效果是非常的好。

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责任编辑: 张磊

标签: 燃气发电机 模块化系统

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