[01711999]节能环保高原专用燃气发电关键技术研发与应用

该产品是一种小微电站项目，其作为一种分布式能源工程主要应用在高原油气田、野战部队驻地、防空安全、高原通信基站、偏远村落等地区作为常用或备用电源使用，对于高原地区人民生活与国家设施安全至关重要，但是高原发电机组市场主要由卡特、沃尔沃等厂家把持，使石油、通信等行业的经济运行成本较高。 高原地区由于地理环境和人员分布的限制使得电网电力无法到达，通过冷热电联供技术，提供取暖和制冷功能，保障生活需要。但是由于高原地区空气稀薄、温度低，常规机组到达高原后，发电功率会大幅度下降，在海拔4000米地区使用时，最高功率仅为平原地区的66.7%，而且低温环境下，进气调节不稳定，冷启动困难，对产品可靠性要求更高，这些问题都对高原专用燃气发电机组的开发与生产提出了严峻挑战。该项目通过多年的持续攻关，取得了如下技术创新： ①提出了高压比高效增压系统耦合米勒循环的技术路线，发动机选配了压比达到5.2的高效高增压比增压器，提升了发动机进气量，解决了因高原地区气压低、空气密度小而造成的进气量难以满足额定功率工况燃烧需求的问题，优化了米勒循环配置参数，解决了高增压比和高压缩比所带来的发动机高爆发压力和热负荷过高的问题，在保证发电机组动力性、经济性的同时，提高了运行可靠性； ②提出了一种液化天然气发动机进气温度控制系统及控制方法，克服了液化天然气发动机低工况时进气温度过低导致的HC、CO排放过高，高工况时进气温度过高导致的动力性差、NOx排放过高的缺陷，液化天然气发动机在-20℃环境温度下HC、CO浓度降低了50%，提高了系统的动力性和经济性。 ③提出了适应性点火控制技术并且设计了一种主动控制扭振齿轮式双向加载执行器，实现了发电机组点火、转速控制技术的跨越，燃气发动机转速波动在10r/min,比标准规定值降低30%。 ④提出了热电冷三联供发电机组余热回收技术，实现了余热回收热效率的技术进步，机组整体热效率从75%提高到80%。 ⑤提出了发动机缸盖机械-热负荷耦合疲劳技术，能真实反应缸盖机械-热负荷状况，为缸盖合理优化设计提供依据，验证了缸盖计算的准确性。解决了现有疲劳试验台都是单独考虑热负荷或者机械符合情况下的受力状态的瓶颈，实现了燃气发动机3年无故障可靠运行。 以上创新技术的应用，促进了项目产品的技术提升，开发的高原燃气产品热效率达40%（燃气消耗率＜8.5MJ/kW·H），海拔4000m发动机功率降<10%，冷热电联产机组热利用效率达80%以上，对于油田制氮增压设备特殊用途机组可实现高原无功率降运行，实现了国内外相关领域产品的技术突破。 项目已授权发明专利7项。与国内知名燃气发电机组制造企业产品相比，燃气消耗率降低12%，节能效益与环境效益显著，项目开发的天然气发电机组已在高原地区得到了广泛的应用，近三年来，已累计实现销售收入4.35亿元，新增利税6355万元，产品应用后，解决了中国高原地区油田开采、通信基站建设和偏远地区用电难等问题，对于促进高原地区经济发展，保障国家安全和维护民族团结发挥了重要作用。