微型燃气轮机和分布式电源

微型燃气轮机是一种只有数十千瓦到近二百千瓦的超小型燃气轮机。虽然它也是一种燃气轮机，热力循环原理与一般燃气轮机同样都是白郎托循环，但因为它小，就带来很多与一般燃气轮机不同的特点，例如用单级、离(向)心式、特高速(5万-10万转／分)、不用油润滑的高速轴承和不用减速的高速逆变发电机等。因此在设计和结构上与一般燃气轮机有很大的不同，要特别研究。由于大电网安全方面的不完备性，世界发达国家都开始特别重视小型不联网的分布式发电方式。这种分布式发电方式可以很好解决供电安全性和经济性问题，对节能和环保都有重要意义，也适应目前的世界政治格局。微型燃气轮机特别适用于分布式发电系统。文章介绍了世界上典型的几种微型燃气轮机，重点是它们与一般燃气轮机的不同点，并介绍了一个应用微型燃气轮机于楼宇的分布式发电系统实例。     

先进微型燃气轮机的特点与应用前景

先进微型燃气轮机是一类新型热机,作为一种清洁高效、低成本高可靠的供能系统,得到了高度关注和迅速发展。文中结合国外微型燃气轮机的研发及应用情况,叙述了先进微型燃气轮机的技术进展及特点,对以微型燃气轮机为核心的小型分布式能源系统和微型燃气轮机－燃料电池混合系统进行了探讨,展望了微型燃气轮机在我国的应用前景。     

新概念的微型燃气轮机的发展

介绍功率为数十至数百kW的、新概念微型燃气轮机的发展情况。     

冷热电联产系统与微型燃气轮机

以发展冷热电联产系统为能源配置方向和以微型燃气轮机为重要发电方式，是第二代能源系统建设的需要，对平衡城市的能源结构、提高能源使用效率、促进环境保护具有现实而长远的意义。文章论述了冷热电联产系统与微型燃气轮机的特点与发展前景。     

微型燃气轮机与冷热电联供系统

介绍了微型燃气轮机和溴化锂吸收式冷温水机组直接组成的冷热电联供系统,根据微型燃气轮机的回热器的特性,对系统进行了简要的分类,指出了其利用特点,论述了微型燃气轮机冷热电联供系统在能源利用中的优势。     

微型燃气轮机回热器燃气腔结构优化

1引言分布式发电与大电网相结合是节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的一种方式,被世界很多专家公认是21世纪电力工业的发展方向[1],微型燃气轮机是目前最有竞争力的分布式发电方式[2]。微型燃气轮机是一种新型发动机,近年来在分布式发电/能源系统领域发展迅速。     

微型燃气轮机与波转子顶层循环分析

阐述了波转子的结构、特点及其工作原理,介绍了微型燃气轮机与波转子顶层循环的几种循环结构。对微型燃气轮机简单循环和微型燃气轮机与波转子顶层简单循环进行数学建模计算,比较其结果。同时计算分析了波转子压比对其循环发电效率的影响。通过计算结果的比较可以清楚地看到,波转子的应用能够显著地提高发电效率。     

基于模糊PID的微型燃气轮机发电机组控制性能研究

以30 kW燃气轮机发电机组为研究对象,基于MATLAB/Simulink平台搭建了微型燃气轮机发电机组各部件及系统仿真模型,研究了微型燃气轮机、发电机和电力变换装置的控制策略。考虑了电力变换过程的损耗影响,设计了微型燃气轮机发电机组的“机-网”功率匹配控制策略。研究了负荷大幅度阶跃突变时“机-电”动态变换规律和功率匹配特征,采用模糊PID控制改善了机组的动态响应特性。结果表明：燃气轮机负载从30 kW突降至15 kW的过程中,模糊PID控制体现出较好的控制性能。相比常规PID控制机组的暂态过程震荡幅度明显减小,其发电功率的稳定速度提高了24.5%,电功率的超调减小9.6%,转速变化更加平缓,透平入口温度的震荡幅度减小20.7%,机组功率因数的恢复速度提高36.0%。     

微型燃气轮机发电机组发展及国产化

微型燃气轮机发电机组单机功率范围为25～300kW。目前国内市场上使用的微型燃气轮机发电机组几乎均为国外进口,大多使用在分布式热(冷)电联供系统中。我国分布式发电及热(冷)电联产系统的大力推广也将对微型燃气轮机发电机组的发展起到重要的推动作用。整理国内、外微型燃气轮机发电机组历史发展情况,对今后微型燃气轮机发电机组设计、制造、应用技术国产化指明方向。     

美国的先进微型燃气轮机规划

美国能源部2000年3月公布了先进微型燃气轮机规划。该规划用于指导开发和应用于制造业、工艺过程和商业的微型燃气轮机技术，发展高效、低污染发动机系统，为工业部门提供电力的新选择和改革性解决方案。该规划由电力公司、能源服务公司、工程承包商、以及设备供应商共同完成。2000~2006财政年度的先进微型燃气轮机规划制定了能源部为分布式能源应用，先进微型燃气轮机研究的活动内容。 1. 先进微型燃气轮机规划 在六年的规划期间内，政府计划投资6000万美元。规划的具体实施是开放式的，包括在工业、商业和公共设施方面的固定式动力装置上…     

微型燃气轮机生物质气燃烧实验台设计

本研究以现有的微型燃气轮机为原型,设计了单喷嘴生物质气燃烧实验台并具体介绍了实验台的系统、重要组成模块、测量参数和方法以及实验台的主要作用。本实验台能够实现关键流动参数测量、PIV流场测量、燃烧温度场测量和尾气排放测量等。实验室条件下,对微型燃气轮机燃烧室进行研究,得出的结论可应用于燃烧室流场结构分析、喷嘴的改型、火焰稳定性、排放控制、燃料组分改变对燃烧性能的影响以及相关的燃烧技术研究。     

低热值燃料对微型燃气轮机运行特性的影响

生物质气具有热值低、可燃成分不同的特点,这种特点导致生物质气在微型燃气轮机上的应用存在问题.为天然气设计的微型燃气轮机应用低热值燃料时,会导致工质流量和热力学特性的变化,从而导致燃气轮机运行特性的变化.为将这种低热值燃料应用于微型燃气轮机,提出了几种对微型燃气轮机进行调整和改进的方法,使微型燃气轮机能适应这种低热值的燃料.应用数学模型,计算出了在应用这些方法后对微型燃气轮机运行特性的影响.结果表明,应用低热值燃料后微型燃气轮机的运行特性会发生明显的改变,在调节和改进方法中对压气机和透平进行改进以适应新的流量匹配是最适合的方法.除匹配外,还提出了一些应用低热值燃料有待解决的问题.     

微型燃气轮机燃烧室NOx排放性能实验研究

作为微型燃气轮机的核心部件之一,燃烧室性能的优劣将直接影响微型燃气轮机的整体性能。随着环保意识的增强和环保法规的日益严格,控制燃烧室污染物的排放业已成为一个重要课题。以一微型燃气轮机燃烧室为对象进行了热态条件下NOx排放性能的实验研究。实验结果表明：随着过量空气系数的增加,NOx的排放浓度呈下降趋势;燃烧区温度的升高以及在高温区停留时间变长,NOx生成量大大上升;在较高负荷工况下,NOx的排放量较小。     

微型燃气轮机燃烧室热力性能的实验研究

对一微型燃气轮机燃烧室在不同负荷下的热力性能进行了实验研究,得到了该燃烧室在不同负荷下燃烧效率,出口温度分布,总压保持系数及NOx排放浓度等燃烧室性能指标参数的变化情况.结果表明,该燃烧室在各个实验负荷工况下均具有优异的性能,同时随着负荷的增加,压力损失增大,NOx排放浓度降低.     

微型燃气轮机燃烧室流场数值分析与试验研究

采用CFD方法对微型燃气轮机蒸发管燃烧室进行结构设计和流场分析,采用试验方法进行验证,主要考查设计点状态下的燃烧效率、压力损失、燃烧室出口温度场分布不均匀系数F_(OTD)与出口温度场径向不均匀度F_(RTD)。对比分析燃烧室出口温度的CFD与试验结果,二者吻合较好。试验表明:该燃烧室燃烧效率为99.6%,压力损失为4.3%,出口温度平均后的F_(OTD)为0.102,F_(RTD)为0.067。     

基于Modelica的回热型微型燃气轮机动态模拟

以Bowman TG80微型燃气轮机为研究对象,采用模块化的建模方法,基于Modelica/Dymola平台建立了回热型微型燃气轮机的全工况动态热力系统及控制系统模型。根据试验数据对模型不同负荷下的发电效率进行了对比,并通过验证模型的启动、连续变负荷和停机动态过程,确定了多个关键技术参数。最后,分析了阶跃升降25%负荷过渡过程中不同回热器热惯性、转轴转动惯量、燃烧室容积惯性和控制器参数的系统动态响应。结果表明：不同负荷下的发电效率与试验值吻合良好,设计工况相对误差为0.11%,部分负荷最大相对误差为3.58%;根据停机工况确定的转动惯量和高温气道质量分别为0.016 kg·m²和5 kg,启动和连续变负荷过程与试验数据吻合较好;回热器热惯性和转轴转动惯量是影响系统响应特性的主要因素,回热器和转轴轻量化有利于实现更优的动态响应;合理的PID控制参数可以优化控制品质,比例增益和积分时间对控制效果的影响较大,微分时间作用不明显。     

微型燃气轮机转速模糊PID控制器设计

针对微型燃气轮机发电系统在不同负荷区间建立转速线性局域模型,借助T-S模糊模型将各局域模型由负荷的模糊隶属度函数加权连接成微型燃气轮机燃料—转速的输入输出全局非线性模型,利用并行分配补偿控制思想设计了基于T-S模型的模糊PI控制器,通过仿真比较,验证了其优越的控制品质,对工程应用的控制器设计有借鉴作用。     

微型燃气轮机及其"混合动力"的技术进展

参照目前微型燃气轮机的技术参数,基于热力循环理论,确定下一代微型燃气轮机的主要发展目标是压缩比6～8,透平进口温度1600K,效率达到40％,并对相关实现技术提出了建议。其次对微型燃气轮机与燃料电池构成混合动力的技术进展作一评述,介绍了两种主要混合动力结构的工作原理,为更好地应用微型燃气轮机提供技术参考。     

生物质气微型燃气轮机燃烧室的数值模拟

将生物质气应用在为天然气设计的微型燃气轮机中时,由于其热值较低以及可燃成份的不同,会给燃烧室的温度场、速度场以及燃烧特性造成影响.对30 kW级微型燃气轮机的燃烧室进行了初步的设计,并在此基础上采用Fluent软件对燃烧室燃烧甲烷气和生物质气进行了数值模拟比较,探讨了燃烧生物质气对燃烧室内部流动、温度分布和NOx排放造成的影响及其原因,为今后生物质气微型燃气轮机燃烧室的设计应用提供了数据.     

微型燃气轮机电力特性及并网研究

介绍了微型燃气轮机的电力特性,通过对其电力并网问题研究和分析,阐述了微型燃气轮机的电力并网应用,其并网不上网的发电模式不仅仅需要成熟的并网技术,还需要考虑到可能对电网产生的影响,绝不能向公用电网倒送电,所以要在并网控制线路上另外加入一套以逆功率保护为主的综合保护系统。文章并对微型燃气轮机运行模式转换的应用做简单探讨。