燃气内燃发电机与燃气轮发电机的技术特点及其在分布式发电领域的应用对比

1燃气内燃机发电机与燃气轮机发电机的技术特点

燃气内燃机在气缸中使燃料(如天然气)与空气进行混合，并通过压缩点火及火花点火方式使可燃混合气燃烧做功，推动活塞运动，从而驱动内燃机运行，进而驱动发电机发电；同时可回收燃烧后的高温烟气和各部件冷却水的热量用于热电联产。热电联产是指发电装置同时为用户提供电能与热能。当内燃机功率较小时，其发电效率明显比燃气轮机发电机更高，一般在30%以上，并且初期投资较低。因而，在一些小型的热电联产系统中往往采用燃气内燃机发电机。但是，由于余热回收装置复杂且品质不高，因此不适用于供热温度要求较高的场合。

燃气轮机发电机主要由压气机、燃烧室、涡轮机、发电机等组成。压气机将空气压入燃烧室，空气在燃烧室内与喷入的燃气(如天然气)混合燃烧，之后燃气进入涡轮机并膨胀，驱动叶轮转动，从而驱动发电机发电。燃气轮机的尾气温度较高(一般在500 ℃以上)，是高品质的热源，可以用于制冷，即吸收式制冷，也可以引入余热锅炉产生蒸汽，再次进行供热或制冷。另外，烟气也可以不全部用来发电，而是部分用于工艺，以此可使其总热效率达到80%或更高。燃气轮机发电机的容量范围也较为宽广，小到几十至数百千瓦，大到300 MW以上。

2 燃气内燃发电机与燃气轮发电机在分布式发电领域的应用对比

对于1 MW以下的冷、热电联供系统而言，内燃发电机占据了绝对的主导地位，这是由于此容量范围内的燃气轮发电机发电效率通常较低，节能和经济效益不明显。

对于1～5 MW的冷、热电联供系统而言，燃气轮发电机的保有量约为内燃发电机的一半；对于5～10 MW及以上的功率范围，燃气轮发电机所占比例超过燃气内燃发电机。这是因为在该工况范围内燃气轮发电机的发电效率较高，如果进一步采用联合循环，整个系统的发电效率、调节灵活性和经济效益都将大幅提高。

3 燃气内燃发电机与燃气轮发电机的发电效率对比

燃气内燃发电机发电效率较高，通常在35%以上，甚至超过了40%；而微型和小型燃气轮发电机的发电效率通常为28%～35%，低于40%。以3 MW的燃气内燃发电机和燃气轮发电机为例，进行变工况下的发电效率比较，在该功率下燃气内燃发电机的发电效率高于燃气轮发电机，并且随着负荷率的降低，二者的发电效率均呈下降趋势，且下降的幅度大致相同。

内燃机在海拔高度1 500 m以下输出功率无需修正，且环境温度达到40 ℃前功率不会出现明显的下降现象。但燃气轮机却是每超海平面100 m，输出功率下降约1.2%，并且环境温度在15 ℃以上时，燃气轮机的效率下降。因环境温度引起的空气密度的变化，将对整机性能产生明显影响。相对而言，空气密度变化对内燃机影响较小，而对燃气轮机的影响较大。