天然气压差发电的不同技术路线根据压差发电的原理,压差发电装置的主要设备有膨胀机、发电机组以及加热器。膨胀机和发电机是天然气压差发电的关键设备,其中膨胀机的功能是将天然气的内能转化为机械能。其性能的优劣直接影响发电系统的整体发电效率。
目前天然气压差发电主要采用了透平膨胀、螺杆膨胀、双转子膨胀等不同技术路线。透平膨胀机将高压气体膨胀做功转换成机械能,带动发电机运转,产生电能;
螺杆膨胀发电机基本构造是由一对螺旋转子和机壳组成的动力机,流体进入螺杆齿槽,压力推动螺杆转动,齿槽容积增加,流体降压膨胀作功,实现能量转换;活塞式膨胀机是利用气体在气缸容腔中膨胀对外做功,通过曲柄连杆机构传给曲轴,曲轴联轴变速箱及发电机,驱动发电; 缺点:噪音污染大,容易造成生态危害,受天气影响大,对电网要求风电高。零碳天然气压差发电案例

天然气压差发电的优点零碳排放:利用天然气压力能转化为电能,不消耗天然气且全过程无碳排放,符合低碳环保要求。高效利用能源:通过膨胀机技术实现压力能到机械能再到电能的转化,等熵效率可达80%以上,年发电量近2166万千瓦时。(广东清远天然气压差发电项目成功投运)经济性突出:采用两级膨胀工艺,单位时间发电量更高,经济性更优技术突破:国内首台(套)兆瓦级压差发电机组,填补了储气库工程压差发电技术空白。湖南高效益天然气压差发电原理开展压力能回收利用对提高经济效益和节能减排具有重要意义。

昆仑能源宿迁三亚路天然气压差发电项目本项目为昆仑燃气系统首批压差发电上网试点项目,装机功率450kW,预计年发电量达360万千瓦时,年减碳量超2000吨。项目已于2025年5月23日完成电网企业的并网验收,6月11日正式开始系统联调发电,6月下旬已完成168h发电验收工作。
天然气压差发电项目在实现清远天然气门站建设“零碳、负碳”场站的同时,拓宽了向南方电网绿色电力供应新渠道,为地方经济社会绿色低碳高质量发展赋能增效,助力实现生态与经济双赢,开发了绿色发展的内生动力,为广东省“百千万工程”贡献力量
透平机式发电机系统主要由透平膨胀机、减速箱、发电机、润滑油系统、并网控制系统、密封系统等组成,机组采用撬装型式,结构紧凑、安装方便。透平技术比较成熟,适用于0.5-10MPa大流量、高进口压力,易实现大功率,等熵效率高:75-80%以上。压力越高,从喷嘴处获得的动能越大,膨胀效率有保障。透平适应天然气压力波动工况的能力有限,对工质要求较高,且由膨胀过程中产生的低温导致的气流夹杂有液体的现象,易对叶轮造成损坏。透平膨胀机的转速高,可达每分钟上万转,要配备由减速设备,会损失部分机械功率。且密封要求高,透平机现在基本都采用干气密封,无法实现天然气零泄露。透平膨胀机启停操作流程复杂。后期维护成本高。光伏• 优点:运营维护方便,无噪音污染、受地域限制小。

四川和邦天然气压差发电项目:2020年6月投产一期装机1台150kW,2021年10月二期4台150kW正式投运,项目累计运行超过5年。项目所发电能全部用于和邦生物二厂合成配电室使用,冷能用于代替其冷却塔给循环水降温。项目预计可年节约1790吨标准煤炭,减排5500吨二氧化碳,1500吨碳粉尘,168吨二氧化硫以及84吨氮氧化物。该项目已成功入选四川省经信先进节能减碳技术目录并且是国内的实现长周期运行的天然气压差发电商业项目,值得我们赞扬
以膨胀机实际等熵效率、实际发电效率计算、修正后膨胀机输出轴功、机组发电功率等为评价指标。江苏高温天然气压差发电案例
风电• 优点:发电小时数比光伏高,发电成本相对较低。零碳天然气压差发电案例
经济效益方面,该装置投用后平均每小时发电344.5kW·h,负荷率为48.5%,平均功率约接近设计容量的一半,主要原因是由于上游天然气气源不够稳定和下游管网时常存有压力波动,造成产品气进出口压差较小,发电功率较小,不能满负荷运行。按电价每千瓦时0.56元计,年运行时长7200h分析,装置发电容量投资成本约为0.85×104kW·h,年经济效益139.5万元,内部投资收益率19.7%,静态投资回收期5.1年,动态投资回收期6年。
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