編者按：“雙碳”背景下，隨著科技水平不斷進(jìn)步和能源行業(yè)快速發(fā)展，分布式能源已成為引領(lǐng)能源領(lǐng)域發(fā)展的重要趨勢之一。第十九屆中國分布式能源國際論壇”于2023年12月12日在重慶召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，華電通用輕型燃機(jī)設(shè)備有限公司總助史煒做了主題為《LM航改型燃機(jī)在新型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用》的報(bào)告。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

史煒：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家大家下午好!非常榮幸，感謝中國能源網(wǎng)搭建這樣的平臺，感謝張秘書長的介紹。剛才張秘書長提到了，我是今天最后一個(gè)發(fā)言的，也非常感謝各位專家在這邊的堅(jiān)守，不光是對分布式能源領(lǐng)域行業(yè)的堅(jiān)守，而且也是對大會論壇的堅(jiān)守，希望最后再占用大家一點(diǎn)時(shí)間，和大家做一點(diǎn)有益的探討。

實(shí)際上我個(gè)人也是參加了好幾屆分布式能源國際論壇，發(fā)現(xiàn)在這幾年的過程中有個(gè)變化。一個(gè)是前幾年大家討論天然氣分布式比較多，冷熱電三聯(lián)供比較多，尤其是今年看到我們的主題都在提源網(wǎng)荷儲的大分布式的概念，提多能互補(bǔ)的概念。

實(shí)際上我們國家的雙碳提出，對國家能源領(lǐng)域的發(fā)展帶來了很大的變化，大家也能明顯感受到。尤其是像今天，我作為唯一的燃?xì)饽軝C(jī)的廠家代表在這里發(fā)言，也想代表這樣的產(chǎn)品和大家聊聊在新型能源系統(tǒng)和電力系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮什么樣的作用。

先簡單介紹一下華電通用這家公司，我們公司是華電集團(tuán)和美國的通用電氣合資形成的航改型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的供應(yīng)商。我們的公司在上海，包括生產(chǎn)銷售研發(fā)包括服務(wù)，所有整個(gè)前沿到后沿，為國內(nèi)國外客戶提供服務(wù)。

我們的業(yè)務(wù)主要分成了IM業(yè)務(wù)、TM業(yè)務(wù)以及服務(wù)和備件。IM業(yè)務(wù)主要是立足國內(nèi)的用戶為主，最近做了幾個(gè)海外的項(xiàng)目，TM移動式的發(fā)電機(jī)組國內(nèi)應(yīng)用比較少，因?yàn)樗菓?yīng)急包括移動式的發(fā)電設(shè)備。我們實(shí)際上在之前和四川，因?yàn)榇蠹抑浪拇ㄇ懊纨嫿淌谔岬搅擞泻芏嘁归g其天然氣開采的資源稟賦，實(shí)際上在夜間其開采過程中，之前聊到過，現(xiàn)在改成了電驅(qū)的設(shè)備，通過移動式機(jī)組可以在一個(gè)地方開采完以后馬上挪到另外一個(gè)地方進(jìn)行驅(qū)動開采設(shè)備，協(xié)助天然氣和頁巖氣的開采。服務(wù)以及備件現(xiàn)在基本做到了全國產(chǎn)式的服務(wù)能力，這是我們公司在十年當(dāng)中所作出的努力。

右下角馬來西亞的理文紙業(yè)是我們做的第一個(gè)海外項(xiàng)目，原來國內(nèi)項(xiàng)目都是燃機(jī)+鍋爐再加汽輪機(jī)這樣冷熱電三聯(lián)供的分布式能源站，馬來西亞理文紙業(yè)是自備電站的項(xiàng)目，燃機(jī)+鍋爐+補(bǔ)燃，因?yàn)闊嶝?fù)荷的需求比較大，我們現(xiàn)在也在做很多自備電站的項(xiàng)目。

生產(chǎn)的本地化剛才說了工廠在本地在上海，服務(wù)也是可以做到24小時(shí)完全又國內(nèi)服務(wù)工程師給大家進(jìn)行服務(wù)，我們也在不斷拓展中修以及大修的時(shí)間，給本地客戶提供更好的服務(wù)，包括一些數(shù)字化的服務(wù)方案，這都是在計(jì)劃和工作內(nèi)容過程中。

公司介紹完之后和大家聊聊航改型燃機(jī)發(fā)電機(jī)組。實(shí)際上我們知道航改型燃機(jī)是從航空發(fā)動機(jī)的技術(shù)演變而來，最早通過了大量航空發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)驗(yàn)證，再把技術(shù)演化到地面以及海上的應(yīng)用。我們公司主要引進(jìn)的是M2500和M67N兩個(gè)系列20-60兆瓦區(qū)間段的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。

這兩個(gè)系列或者這個(gè)區(qū)間段產(chǎn)品是我們認(rèn)為比較適合分布式能源，之前做的工業(yè)園區(qū)，區(qū)域式分布式能源的應(yīng)用場景。這里可以看到實(shí)際上機(jī)組從2018年開始，幾乎每年都在綜合評選的過程中，至少4A甚至5A級的機(jī)組，可以看到運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性等等各方面的指標(biāo)，都在同級別機(jī)組中是比較優(yōu)秀的產(chǎn)品。TM機(jī)組剛才說了，國內(nèi)業(yè)用不太多，但國際需求比較大。

這張圖重點(diǎn)和大家聊聊，作為航改型燃機(jī)來講，它繼承了航空發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，所以我們講它適合無限次起停不折損壽命的概念，就是它的啟動和停止不會對燃機(jī)壽命產(chǎn)生影響，我們叫實(shí)際運(yùn)行小時(shí)。如果有熟悉重型燃機(jī)的專家，重型燃機(jī)有個(gè)等效運(yùn)行小時(shí)的概念，啟動和停機(jī)會對等效壽命進(jìn)行折算。它的大修周期有兩個(gè)概念，一個(gè)是等效運(yùn)行壽命，如果到了需要進(jìn)行大修，如果啟動次數(shù)達(dá)到了極限也需要進(jìn)行大修。為什么重點(diǎn)和大家分享這張圖，實(shí)際上國內(nèi)很多原來的燃機(jī)電廠，不管大小，大部分都集中在右下角這個(gè)區(qū)，我們叫基本符合基本負(fù)載的運(yùn)行。個(gè)每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)很多，啟動次數(shù)非常小，集中在右下角的區(qū)域。但實(shí)際上我們也了解到，包括華電集團(tuán)去年在江蘇和部分區(qū)域，實(shí)際上現(xiàn)在燃機(jī)在往中間甚至在往左邊區(qū)域進(jìn)行靠近，就是燃機(jī)電廠更多作為調(diào)峰機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行。

像我說到的江蘇有些機(jī)組每年啟動次數(shù)達(dá)到了100多次甚至200多次，這樣的每年啟動次數(shù)實(shí)際上對重型燃機(jī)來講壽命折損是很厲害的，我們對重型燃機(jī)的OEM大家都在研究這個(gè)問題。

對于航改型燃機(jī)來講，天然不存在這樣的問題，啟動是不需要折損壽命的，一年啟動一百兩百甚至三百四百次，對大修周期沒有實(shí)質(zhì)影響，這是航改型燃機(jī)重要的特點(diǎn)，尤其是作為調(diào)峰機(jī)組來講。

所以我們認(rèn)為首先天然氣發(fā)電它是在風(fēng)光可再生能源大力發(fā)展的情況下，是國家能源轉(zhuǎn)型過程中非常重要的，首先轉(zhuǎn)型過程中是非常重要的支撐電源。在未來，天然氣還不是零碳排放，實(shí)際上我們今天很多廠商也都提到了，我們都在研究氫，未來可以用氫摻入天然氣或者完全替代天然氣把它作為燃料進(jìn)行燃燒，做到凈零排放。包括天然氣、氫氣，未來對燃機(jī)來講是可再生能源非常重要的補(bǔ)充，也是我們國家實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)非常重要的支撐。

尤其作為航改型燃機(jī)來講，一個(gè)是它的起停不折損壽命，還有起停非常可靠非常快速，基本上在5-10分鐘就可以達(dá)到從冷態(tài)達(dá)到滿負(fù)荷這是快速的啟動速度。包括負(fù)荷的調(diào)節(jié)率非常快，可以達(dá)到30-50兆瓦，有些中型燃機(jī)30-50兆瓦每分鐘不是特別快，但從占比來講，剛才說產(chǎn)品是20-60兆瓦，30-50兆瓦每分鐘基本上就是100%負(fù)荷，和同級別的重型燃機(jī)來講，是7-8倍的負(fù)荷調(diào)節(jié)率，調(diào)節(jié)負(fù)荷能力和速度是非常快的，大家也知道飛機(jī)在天上飛，發(fā)動機(jī)不斷進(jìn)行負(fù)荷工況的變化，這也得益于技術(shù)的來源。

最主要和大家分享的內(nèi)容是航改型燃機(jī)在新型電力機(jī)組中有哪些應(yīng)用。這張曲線，前幾年我在很多地方也分享過，前幾年，2020、2021年的預(yù)測，所謂的凈負(fù)荷，這邊表示實(shí)際電網(wǎng)需求去掉風(fēng)電和光伏以后，需要其他電源提供電力，是這么一個(gè)凈負(fù)荷的概念。大家可以看到在2022、2023年區(qū)間，可以看到隨著光伏風(fēng)電這樣的裝機(jī)容量增加，美國加州這個(gè)地方實(shí)際上在中午12-2點(diǎn)的時(shí)候，基本上鴨子肚子已經(jīng)貼到底了，這時(shí)候基本上可再生能源可以完全滿足整個(gè)電力負(fù)荷的需求，需要很少量其他額外的電源提供電力。到了晚上6-8點(diǎn)，實(shí)際負(fù)荷側(cè)需求增加，但這時(shí)候太陽下山，光伏發(fā)不了電，這時(shí)候調(diào)峰需求非常大，大家可以看到4-8點(diǎn)這幾個(gè)小時(shí)里，從接近0，或者一兩個(gè)GW就到了15-20個(gè)GW，這就是在這幾個(gè)小時(shí)里的調(diào)峰需求。因?yàn)樾履茉催@個(gè)時(shí)候沒法提供電量，新能源裝機(jī)容量大了必然會帶來這樣的問題。

我們看在美國現(xiàn)在航改機(jī)怎么支持可再生能源，剛才提到了主要是調(diào)峰調(diào)頻，給電網(wǎng)提供電力輔助服務(wù)。可以看到一個(gè)是左邊這張圖是整個(gè)利用率在逐年提高，右邊的圖可以看到藍(lán)色的曲線是啟動次數(shù)，每年到了300-400次，黃色的是運(yùn)行小時(shí)數(shù)，這不是特別高，每年在2000多小時(shí)的概念。但調(diào)峰作用是非常明顯的，對電網(wǎng)穩(wěn)定的支持作用是非常明顯的。

這里是澳大利亞的案例，可以看到有很多發(fā)達(dá)國家，他們新能源發(fā)展比我們早比我們快，對電網(wǎng)穩(wěn)定的需求，需要調(diào)峰的需求比我們迫切。像澳大利亞為了發(fā)展可再生能源，發(fā)展到一定程度必須要有足夠的調(diào)峰電源跟上，租賃了四臺燃機(jī)，下面這張圖是德國的一個(gè)地區(qū)，借用上午段主任和尹博士提到的平衡結(jié)算單元這么一個(gè)概念，實(shí)際上平衡結(jié)算單元來講就是要求在整個(gè)主體內(nèi)部達(dá)到平衡、可控穩(wěn)定的狀態(tài)，實(shí)際上像這里德國上了11臺M2500，總裝機(jī)在300多兆瓦，就是給可再生能源進(jìn)行調(diào)峰調(diào)頻，提供電力輔助服務(wù)，穩(wěn)定電網(wǎng)，這也是德國能夠提出我在2023年達(dá)到80%的可再生能源這么個(gè)目標(biāo)，必然會需要足夠的調(diào)峰電源進(jìn)行支撐。實(shí)際上這里說的30分鐘內(nèi)交付電力，航改機(jī)可以做到更短，5-10分鐘就可以交滿負(fù)荷電力。

剛才說到雙碳，不得不提一下氫，這是目前LM航改型燃機(jī)在燃?xì)浞矫娴囊?guī)劃。目前來講最高的M2500已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)85%的燃燒，未來會實(shí)現(xiàn)100%的純氫燃燒，目標(biāo)是在2030年之前。氫這兩年話題比較熱，但實(shí)際上在整個(gè)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有40多年的燒氫歷史了，不是現(xiàn)在才研究這個(gè)事，很多年前就有，原來是從被動的燒氫，中國有十幾臺機(jī)組用于CUG自備電廠發(fā)電，這些電廠尾氣氫含量在60%，在中國已經(jīng)運(yùn)行了十幾年。剛才說原來是被動燒氫，未來是主動燒氫，通過主動的摻甚至燒氫來實(shí)現(xiàn)雙碳的目標(biāo)。

這是在美國做的實(shí)驗(yàn)示范，像紐約電力局的發(fā)電站，去年做了43%的試驗(yàn)，目前在國內(nèi)在尋求和國內(nèi)現(xiàn)有電廠和新開發(fā)的電廠進(jìn)行合作，在國內(nèi)進(jìn)行摻氫的研究和示范。

最后和大家分享一個(gè)綠色示范電廠，滿足90%的可利用率，實(shí)際上這張圖燃機(jī)這塊大家想到的是產(chǎn)出來氫以后不一定就少燃機(jī)燒，像于總這邊的內(nèi)燃機(jī)也可以燒氫，氫燃料電池也可以燒氫。我們因?yàn)槭侨紮C(jī)廠家，在系統(tǒng)當(dāng)中是用燃?xì)廨啓C(jī)做燒氫設(shè)備。主要的概念和原理無非是風(fēng)光過剩的電力，用電解槽制氫、儲氫，儲氫可以到ARM燃機(jī)里進(jìn)行純氫燃燒，下面可以搭配儲能的電池，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)，還是借用剛才提到的概念，平衡結(jié)算單元，如果看作是平衡結(jié)算單元來看，內(nèi)部可能有新能源風(fēng)光，有電化學(xué)儲能，有氫儲能，有制氫和儲氫，還有燒氫的燃機(jī)，看看整個(gè)系統(tǒng)怎么協(xié)作，用平衡結(jié)算單元來實(shí)現(xiàn)90%以上的可利用率，滿足這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)電出力。

我們做了這么一個(gè)模型的測算，比如說風(fēng)光是在200兆瓦，裝機(jī)電化學(xué)電池是10%，把穩(wěn)定電量設(shè)定在50兆瓦，可以變，只是作為案例來研究，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的發(fā)出50兆瓦的電量，整個(gè)系統(tǒng)怎么運(yùn)行。大家會比較奇怪，200兆瓦的風(fēng)光電為什么要設(shè)定在50兆瓦。大家知道風(fēng)電的容量系數(shù)可能是40%多，光伏是20%多，實(shí)際上在穩(wěn)定的能夠發(fā)出的電量和裝機(jī)來講是很少的，可以看看這個(gè)系統(tǒng)會是怎么樣的結(jié)果。

這里放了幾張圖，春夏秋冬幾個(gè)不同季節(jié)的光伏、風(fēng)電以及電池還有燃機(jī)協(xié)同的運(yùn)行。可以看到中間黃色的線光伏很明顯，中午有晚上沒有，風(fēng)電相對來說在4月和10月的時(shí)候資源比較豐富，7月份是風(fēng)電低谷的階段。從整個(gè)系統(tǒng)來講，大家可以看到一個(gè)是風(fēng)光的波動很大，黑色的曲線是希望它整體輸出50兆瓦的電量，不足的時(shí)候通過燃機(jī)進(jìn)行補(bǔ)足，別看風(fēng)光裝機(jī)200兆瓦，但少的時(shí)候只能發(fā)10兆瓦20兆瓦，不足50兆瓦通過燃機(jī)進(jìn)行補(bǔ)足，多于50兆瓦把多余電量用于制氫儲氫，通過氫儲能實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空間上的差異。

最后看一下結(jié)果，如果說僅使用可再生能源滿足50兆瓦的電量，它的可利用率只有60%幾，其他時(shí)間達(dá)不到。加上10%的電池會怎么樣?會上升70%，就是70%的時(shí)間滿足50兆瓦的處理。再看看M6000和2500燃機(jī)之后，都可以達(dá)到90%以上，就是說整個(gè)系統(tǒng)搭建起來之后，可以滿足90%以上的時(shí)間都能滿足50兆瓦的儲能，當(dāng)然這個(gè)還可以 更高。

大家可以看看倒數(shù)第二行的數(shù)據(jù)，這里燃機(jī)的啟動次數(shù)接近250次，甚至更多，也就是在這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，燃機(jī)作用主要是用來調(diào)峰，它的燃料來源以氫和天然氣混合燃料為主，未來可以是純氫的配比。整個(gè)系統(tǒng)的搭建，不一定是50兆瓦，可以是60兆瓦40兆瓦，或者多少都可以，包括儲氫罐的設(shè)計(jì)，它放多少，實(shí)際上燃機(jī)多長時(shí)間的調(diào)控在于氫氣燃料油多少，儲氫罐大一些調(diào)控的時(shí)間就長，整個(gè)系統(tǒng)可以通過不同的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)，使整個(gè)系統(tǒng)滿足平衡結(jié)算單元的概念，它是智能、穩(wěn)定的系統(tǒng)，來滿足電網(wǎng)穩(wěn)定的需求。

通過風(fēng)光低廉的價(jià)格，可以平衡天然氣甚至氫氣燃料價(jià)格比較高的，攤薄它的成本。這里可以看到燃機(jī)的運(yùn)行一年就2000多小時(shí)，減少燃料的使用，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡。這是我們希望在未來去做更多的優(yōu)化計(jì)算包括在實(shí)際電廠進(jìn)行示范，來達(dá)到未來低碳甚至零碳的綜合能源系統(tǒng)。

謝謝大家，我的分享到這里。

主持人：感謝史總最后壓軸給我們詳細(xì)介紹了航改型燃機(jī)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)際上我們也看到了，航改型燃機(jī)在系統(tǒng)靈活性方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，對新型電力系統(tǒng)，對大分布式能源的發(fā)展都起到了很重要的作用。