燃气内燃机在分布式能源应用(康明斯)教材

康明斯燃气内燃机三联供系统培训05/06/2024CumminsConfidential21919年成立于美国全球最大的发动机制造商年全球销售额超过190亿美金1975年进入中国全国29家运营机构16家合资公司在华员工总数超过8000人国内年销售额近40亿美金覆盖全国的售后服务网络公司简介—母公司康明斯05/06/2024CumminsConfidential31832年成立于香港—怡和集团全球500强282位年营业额390亿美金全球雇员43万人1932年成立于上海—怡和机器怡和集团全资子公司雇员超过3000人香港最具经验的工程公司之一康明斯最具历史的代理商公司简介—母公司怡和机器HKMacauGuangzhouBeijing北京ShanghaiShenzhenChengduChongqing上海成都重慶廣州澳門深圳香港05/06/2024CumminsConfidential52014年成立于上海康明斯电力与怡和机器联营双方各出资50%康明斯燃气发电机国内唯一销售渠道100%原装进口机组适用天然气及沼气领域提供从设计到系统调试全套交钥匙工程合资公司介绍1982怡和机器成为Petbow发电机组在中国内地、香港及澳门的独家代理.2005怡和机器成为康明斯柴油发电机组的香港及澳门分销商.2015嘉兴石化、青岛万达游艇会.2010山东振龙酒精厂、长沙黄花机场、中亚管道四号压气站、天津航天五院.2006拓展燃气发电机组业务拓展香港数据中心及政府项目.1994康明斯收购Petbow2007北京南站，巴基斯坦Kandhkot天然气压气站.2009拓展澳门的度假村市场.2011天津西站、中石化Ashikol&Taskuduk油田、上海虹桥商务区2012航天五院二期、新疆和田气田2014康明斯怡和（上海）能源有限公司成立南京凤凰数据中心山西五寨LNG加压站2013绍兴远东石化、青岛世园会.康明斯——怡和机器里程碑目录05/06/2024CumminsConfidential71燃气内燃机基础2三联供系统与效率因素3潜在市场与客户筛选4经典案例解读目录05/06/2024CumminsConfidential81燃气内燃机基础2三联供系统与效率因素3潜在市场与客户筛选4经典案例解读燃气内燃机基础05/06/2024CumminsConfidential9燃气内燃机工作原理燃气内燃机可用燃料燃气发电机组组成燃气内燃发电机组特点05/06/2024CumminsConfidential10燃气内燃发电机工作原理

四冲程原动机采用燃气、瓦斯气或沼气等以CH4为主的气体作为燃料，燃料气体与空气在混合后进入缸体，压缩后经高压电火花塞点火爆炸做功，活塞带动曲轴运动，曲轴与发电机连接，带动发电机进行发电。活塞风门涡轮增压火花塞空气燃气供应低于300mbar)配气室燃气流量传感器循环阀燃气与空气在涡轮增压器上游预先混合后进入涡轮增压器，因此我们在燃气内燃机中可以使用较低的供气压力。燃气内燃发电机工作原理

NaturalGas 城市管道/LNGLandfillGas 垃圾填埋气 Biogas 生物质气 CMM 煤层气CJES燃气内燃机可用燃料天然气热值：30MJ/Nm3以上，高甲烷指数，高热值沼气热值：30—16MJ/Nm3，高甲烷指数，低热值紧凑的1500rpm设计专门为持续运行设计控制和点火系统内置、集成化设计发动机ECM盖板曲轴和凸轮轴检查盖板机油盘和废油排放口机油自动补充阀火花塞、线圈一体式设计离心式机油滤清器机组控制系统柜集成式空气滤清器曲轴箱呼吸器燃气内燃发电机组成

05/06/2024CumminsConfidential14所需进气压力很低发动机驱动机油泵内置于底座内发动机轴带内置驱动水泵进气歧管中冷器温控调节阀水路出口排气歧管高转速涡轮增压器重型空气滤清器高效率永磁励磁发电机燃气内燃发电机组成

燃气内燃发电机组特点燃气发电机组与传统柴油机组的对比05/06/202415燃气机柴油机燃料管道气、生物沼气、煤层气等柴油工况24小时常行机组常做为备用机组配套应用余热回收---制冷/制热/蒸汽仅电力输出市电可与市电并网、上网多孤岛模式排放排放清洁，颗粒物少排放相对较差经济性能源利用率高，经济效益好长时间运行经济性差政策支持部分地区有设备补贴无补贴消防电源不可作为消防电源可做消防电源设备造价设备成本相对较高设备成本较低目录05/06/2024CumminsConfidential161燃气内燃机基础2三联供系统与效率因素3潜在市场与客户筛选4经典案例解读内燃机三联供系统应用介绍05/06/2024CumminsConfidential17冷热电三联供：主要对燃气发电机组高温缸套水及高温烟气进行余热回收，并将此部分余热通过配套设备转化为空调冷水、热水、饱和蒸汽等其它形式热能，用于满足客户的热负荷需求。此应用主要针对同时对冷电热需求的用户，主要分布于城市。05/06/2024CumminsConfidential18排烟管排烟消声器从用户来的低温水空气天然气润滑油冷却发动机冷却发动机发电机供电烟气热交换器到用户的高温水燃气发电机组冷热电联供应用简图三联供系统应用介绍05/06/2024CumminsConfidential19三联供系统应用介绍发电机组溴化锂机组电力输出冷水输出缸套水高温烟气燃气冷热电三联供应用缸套水高温烟气热回收系统热水/蒸汽输出换热器/余热锅炉燃气燃气以燃气内燃发电机组为核心设备，配套余热回收设备，同时满足客户对冷（热）电的需求。05/06/202420燃气内燃发电机的应用

根据燃气内燃发电机组与市电运行的模式，可分为：孤岛模式，并网不上网及上网售电。孤岛模式：发电机组与市电分开独立运行，两者之间没有任何联系。G1G2燃气发电机组母排~市电市电负载发电机负载母排孤岛模式05/06/2024CumminsConfidential21并网不上网：发电机组与市电共同承担负载，两者之间通过并联柜进行并网操作，但是总负载大于发电机组输出功率，发电机组不会向电网送电。G1G2燃气发电机组母排~市电负载并网模式燃气内燃发电机的应用

05/06/2024CumminsConfidential22上网售电：发电机组与市电共同承担负载，两者之间通过并联柜进行并网操作，系统负载小于发电机组输出功率，发电机组输出的多余电量可以反送回电网卖电。母排~市电负载G1G2燃气发电机组上网模式燃气内燃发电机的应用系统效率及影响因素05/06/2024CumminsConfidential23单机效率系统效率燃气质量环境温度环境海拔负载情况工作连贯性维护保养情况通风情况单机效率通常指电效率系统效率是指系统整体对能源的利用率+年系统的使用率≠各设备单机效率系统方案合理能量的多级利用设备的使用率系统年运行时间维保间隔设备稳定性05/06/2024CumminsConfidential24机组功率能量消耗润滑油消耗进气压力燃气内燃发电机组特点影响燃气发电机组单机效率的因素05/06/2024CumminsConfidential25可回收余热排烟温度冷却回水温度外循环压力损失燃气内燃发电机组特点影响燃气发电机组单机效率的因素1.设备选型合理。

确定“以电定热/以热定电”的选型模式，确保能源产出能够全部消耗。2.设备匹配合理。

系统各部分匹配，避免“小配大/大配小”情况的发生。3.设备年使用率。

保证系统处于常行状态，避免设备闲置或低功率运行。

影响系统效率的主要因素4.设备维保周期及成本。

较长的维护保养间隔及大修周期，避免减少因维护保养所导致的系统停用。维护保养的成本，同样影响系统的使用效果。5.设备稳定性。

核心设备可以长时间的稳定运行，是系统运行收益的基础条件。6.快速的售后服务响应。快速完善的售后服务提醒，是系统长期高效运营的重要保障。

05/06/2024CumminsConfidential27影响系统效率的主要因素05/06/2024CumminsConfidential28

项目管理经验丰富的项目经验，有助于优化系统，避免配置冗余，设备闲置。快速解决施工过程中产生的各类问题，减少时间成本。

完善的售后体系

国内全区域售后支持，同时多点快速服务响应，能够随时解决任何地区出现的运行问题，减少非正常停机时间。影响系统效率的主要因素目录05/06/2024CumminsConfidential291燃气内燃机基础2三联供系统与效率因素3潜在市场与客户筛选4经典案例解读数据中心医院酒店大型商业综合体机场/火车站博物馆校园旅游度假村写字楼改造区域供热食品加工厂污水处理垃圾处理场煤矿及油田工业及化学工厂哪些领域适合三联供系统

3点关键性要素：1.同时有对电与热（冷）的需求，且处于一个合理的比例。

2.燃气价格不要超过当地电网电价的4倍。3.发电机组是否能并网。如何筛选客户

年运行时间。负荷稳定，年运行时间越长投资回报周期越短。耗气量也越有保障。确定对热（冷）的详细需求。不同应用模式有不同的热/电比，三联供系统电热比接近1:1，超出部分需要通过其他形式来满足。周边环境制约因素。空间需求及环境噪声的影响。其它考虑因素：如何筛选客户目录05/06/2024CumminsConfidential331燃气内燃机基础2三联供系统与效率因素3潜在市场与客户筛选4经典案例解读05/06/2024CumminsConfidential34长沙黄花机场能源站项目介绍项目背景长沙黄花机场是国内首个采用分布式能源的机场项目，能源站建成于2011年，2013年底投入使用。整体设计采用“以热定电”+“并网不上网”的模式，承担整个候机楼全部的空调供能及部分电力负荷。05/06/2024CumminsConfidential35长沙黄花机场能源站项目介绍系统需求电力负荷：10MW夏季冷负荷峰值：12MW冬季热负荷峰值：10MW2台燃气发电机组：2.32MW电能夏季：2台溴化锂空调+2台电制冷机组可以满足制冷量峰值需求。1台直燃机用于调峰及设备维护检修时使用。冬季：2台溴化锂空调+2台发电机组缸套水热回收可满足采暖需求。1台直燃机用于调峰及设备维护检修时使用。系统配置1#400万大卡溴化锂空调余热回收+补燃2#400万大卡溴化锂空调余热回收+补燃长沙黄花机场能源站项目介绍400大卡直燃机1#电制冷机组2#电制冷机组1#C1160N5C燃气发电机组2#C1160N5C燃气发电机组单机额定功率1160kW电效率：39%余热回收：1300kW单机制冷量:4652kW单机制热量:3582kW冷水出回水：7/14℃单机额定制冷量：4571kW电力空调空调37长沙黄花机场能源站项目介绍系统PID图天然气发电机组作为核心设备，为能源站提供电力供应，并驱动冷水机组工作。夏季，对发电机组产生的高温烟气及高温冷却水进行热回收，通过溴化锂机组产生冷冻水，并与冷水机组产生的冷冻水一起满足商务区内设施对冷量的需求。冬季，通过烟气换热器对发电机组的烟气进行热回收，连同高温冷却水一起为商务区供热，热能不足时，启动燃气锅炉进行补充。上海虹桥商务区工程案例南站北站建筑面积（m2)113539864用地面积（

m2)112207922设计供冷负荷（MW)7070设计供热负荷(MW)43.641供冷方案分布式供能系统余热利用+离心式冷水机组+水蓄冷分布式供能系统余热利用+离心式冷水机组水蓄冷量(MWH)106供热方案分布式供能系统余热利用+燃气锅炉分布式供能系统余热利用+燃气锅炉分布式供能系统设计发电量(MW)5.65.6投资(亿元）8.5上海虹桥商务区——设计参数工程案例8台康明斯1400KW高压燃气发电机组8台吸收式制冷机组设计并提供全套配电设备设计并提供消音降噪系统热交换设备水处理系统能源中心南北两站，各由4台康明斯1400KW稀薄燃烧燃气发电机组组成，每个站可输出电力5.6MW、同时可以输出利用回收发电机组余热产生的13.3MW空调冷水（6℃）或13.6MW采暖热水（95℃).供货范围设计并提供全套配电设备设计并提供消音降噪系统上海虹桥商务区——设计参数工程案例新疆和田河气田工程案例康明斯怡和为新疆和田河气田提供4台康明斯电力C2000N5C燃气发电机组作为主用电源。在发电的同时，燃气发电机组高温烟气通过余热锅炉产生蒸汽，供周边生活区使用；高温缸套水经板式换热器满足生活及生产区的供暖需求。2014.山东青岛。为青岛世园会展馆及世园村提供清洁能源解决方案，包括2台C1160N5C及1台C995N5C天然气发电机组.青岛世界园艺博览会工程案例C995N5C与补燃型溴化锂机组配套使用，用于为主题馆提供电力及冷热负荷;2台C1160N5C机组采用孤岛运行的模式为世园村内的酒店及配套设施供能。高稳定性要求对机房温度要求严格，南方地区基本需常年供冷对电力要求严格，用电安全性必须得到保障电冷需求比较为固定，接近1:1数据中心主要特点数据中心最大的要求是供能的安全性及可靠性，除去内部因素，最大的要求是温度的控制和电力的供应。数据中心主要特点如下：CCHP系统在数据中心中应用的优势1.常行机组，满足持续能源需求。2.高热能输出，余热利用，提升能源利用效率。3.电热比接近1:1，最贴近用户需求。4.不影响原有系统的安全等级，真正的安全稳定。5.设备投资有收益，运行过程中可收回成本，并获取经济效益。6.清洁排放，助力打造绿色数据产业。位于南京市郭家山路，原新华印刷厂厂房。最规模为2500个机柜，商用数据中心，主要租户为百度。目前已经投入的机柜数量为500个，6月份再投入1000个。设计IT用电量为10000Kw，非IT用电量6000Kw。设计最大制冷量需求12500KW，年制冷时间超过9个月。T3安全等级，双市电+柴油机组供电。南京凤凰传媒云计算中心康明斯怡和典型案例介绍两路20MW市电供电，互为备用。9台2MW+1台1MW柴油发电机组，做市电备用。4台1100RT电制冷机组。原方案设备及功能三联供系统设备及功能两路20MW市电供电，互为备用。6台2MW+1台1Mw柴油发电机组，做备用电源。3台2MW天然气发电机组，做常用电源。3台200万大卡溴化锂空调。4台1100RT电制冷机组。康明斯怡和典型案例介绍南京凤凰传媒云计算中心系统运行方式对比——原方案系统运行方式10MW输出备用19MW数据中心冷负荷需求12.5MW电负荷需求20MW市电220MW市电120MW10MW输出2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组1100冷吨电制冷机1100冷吨电制冷机1100冷吨电制冷机1100冷吨电制冷机1MW柴油发电机组2MW柴油发电机组制冷输出康明斯怡和典型案例介绍南京凤凰传媒云计算中心7MW输出常用6MW数据中心冷负荷需求12.5MW电负荷需求20MW市电220MW市电120MW7MW输出2MW燃气发电机组2MW燃气发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组1100冷吨电制冷机1100冷吨电制冷机1100冷吨电制冷机1100冷吨电制冷机1MW柴油发电机组2MW燃气发电机组200万大卡溴化锂空调200万大卡溴化锂空调200万大卡溴化锂空调制冷输出系统运行方式对比——新方案系统运行方式康明斯怡和典型案例介绍南京凤凰传媒云计算中心20MW10MW原始系统运行工况——电负荷市电220MW市电120MW2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机组2MW柴油发电机