全国石油和化学工业电气技术委员会

摘要：本文就可作为分布式能源之一的天然气内燃发电机组的工程设计作了简单的介绍，主要包括：机组型式，原则性流程，效率，热量回收利用，主要设备组成及布置，以及成本估算等。

分布式能源是打开节能新局面，实现能源可持续发展一把锃亮的钥匙，有专家预计，在不远的将来，分布式能源有可能取代集中式能源，像“微机”一样普及。

在西方一些国家分布式能源早已不是什么新鲜事物，在分布式能源广泛应用的国家，很多医院、学校的角落都建一个小房子，安放分布式能源，即采用小型的发电机组先利用天然气发电，供应自身使用，将发电余热回收利用，制冷或采暖，再将更低品位的废热生产卫生热水、除湿，实现能源的梯级利用。

但是，在中国分布式能源才刚刚起步，而且步履维艰。在全国人大颁布的400多部法律中，却只在《节能法》中提及一次“热电联产”。在我国居高不下的能源消耗水平背后，分布式能源迟迟得不到推广，是重要原因之一。就目前来看，国家正在加速电力体制改革，实行“厂网分开、竞价上网”，引入市场机制，这倒是为加快分布式能源发展创造了良好发展机遇。

利用天然气发电的小型机组是分布式能源的重要方式之一，因此，本人就机组形式，原则性流程，成本估算等方面进行了一定的了解和学习，愿与各位同仁分享和探讨，也希望能为能源的节约贡献微薄之力。

以天然气为燃料的发电可采用燃气内燃机或天然气透平发电机。其中天然气透平发电机一般用于大型发电厂，而作为分布式能源则采用燃气内燃机，它的特点是：发电效率高、不低于42%，可以全负荷及部分负荷运转，起停迅速，运行可靠，维修简便、可现场完成所有维修。并且符合世界银行的环保标准。

根据电量需求，可选择不同容量的发电机组，一般单台机组在9MW以下。本文将以7.5MW机组为例进行分析。

天然气经管道送入燃气内燃发电机组，进行燃烧做功带动发电机发电，产生的废气经热量回收、质量控制设施通过烟囱排入大气。

在业已实施的燃气内燃发电机工程实例中证明：燃气内燃发电机机组的总效率超过 93%。

依据某技术商提供的数据，一台7.5MW的天然气内燃发电机组额定运行时，通过机组尾气余热回收可产生低压蒸汽（P=0.8MPa；T=175℃）4t/h（亦可制备成采暖热水T=95℃），可用于建、构筑物的采暖、伴热。

通过机组尾气回收的余热可作为建、构筑物冬季供热的热源要求，夏季可将发电机的烟气余热回收用于蒸汽-溴化锂机组制冷，可产生3333kW冷量，能满足约500m²的建、构筑物的空调冷量的需求。

一套燃气内燃发电机组包括的主要设备有：天然气发动机、发电机、天然气燃料系统（包括调压单元、流量计、降压阀、管道及阀门）、润滑油系统、压缩空气系统、冷却水系统、进气空气系统、排气系统、辅助模块（包括：预加热单元、恒温阀、增压泵、控制屏、阀门、表计）、电气系统（包括高、低压开关柜、母线排、电缆等）、保护、控制柜、直流系统、自动控制系统、工作站、余热回收系统（包括废气热水锅炉、热回收交换器、制冷装置、废气烟囱等）。

序号	名称	参数	小时耗量	备注
1	循环水	0.3MPa（G）	0	配套设备闭式循环、几乎无消耗
2	电	380V	150kW

如果电量需求较大时可几台机组并联使用，如下图为四台机组并联使用时的平面布置示意。

由于天然气价格的不固定性，以及各地电价也不完全一致，要想进行比较准确的定量分析就比较困难，因此本文仅就电能的单价作一粗略估算。

按液化天然气单价1.46元/ Nm³，热值39.61MJ/ Nm³考虑，当发电机组负荷率为100%时，1kWh需8124kJ，负荷率为60%时，1kWh需8805kJ，本文按后者计算，即1kWh需天然气的价格为0.324元，此外1kWh所需的其它费用包括：润滑油0.008元，折旧0.116元，维护成本0.105元，人工0.0126元，合计1kWh的价格约0.57元。

同时当发电机组运行时，每小时产生蒸汽4吨，考虑利用率及负荷率，按每小时产生蒸汽3.3吨计算，也可带来一定的经济效益。

随着我国几个大型液化天然气接收站的相继建设，天然气的供应量将不断增加，可作为分布式能源形式之一的天然气内燃发电机组必将越来越多地被采用，作为电气设计人员应该尽早的学习和了解，以使我们届时能够作出技术先进，经济合理的工程设计。