于永堂：双碳目标下分布式发电技术与应用践行

编者按：2021年12月7-8日，以“双碳目标下的智慧方案与行业机遇”为主题的第十七届中国分布式能源国际论坛于西安召开。本次会议由中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网主办，陕西分布式能源股份有限公司联合主办。会上，卡特彼勒电力事业部资深行业经理于永堂发表了“双碳目标下分布式发电技术与应用践行”的主旨演讲。

以下内容根据大会演讲实录进行整理。

主持人 周涛：今天下午的第一个环节，我们看到了能环宝系统、陕鼓和西电也做了精彩的内容分享。前三位都是女将，我们老说妇女顶起半边天，这可是大半个天都被女将给顶到了。

今天下午第一部分压轴的是卡特彼勒电力事业部资深行业经理于永堂于总，卡特彼勒不仅是老牌国际企业，而且上来一位男子汉，我们看看于总给我们做什么样的雄性展示!

于永堂：谢谢各位领导、专家。

前面的演讲嘉宾已经对分布式能源做了非常好的阐述，同时对分布式能源的优点做了介绍，卡特彼勒作为燃气发电机供应商，我就在双碳目标下针对我们分布式发电技术的应用实践做一下介绍，对整个燃气发电机组。可能有人对卡特彼勒不是那么了解，我会对卡特彼勒做一个概述，同时对双碳目标下分布式发电技术的应用做一些具体的介绍。还有就是，我们在选购燃气发电机组的时候有哪些考量，我做一下介绍。

卡特彼勒公司的一个概览：我们去年的销售收入是417亿，今天会比明年有非常大的提升，同时卡特彼勒是一个代理商的体制，我们在全球190个国家有161个代理商。卡特彼勒的业务板块，一提到卡特彼勒大家都知道，是全球最大的工程机械和矿山机械制造商，实际上我们作为柴油发电机组和燃气发电机组，也是非常大的制造商之一。实际上我们整个能源和交通业务部门，在三个业务板块里面是最大的。另外在这里简单介绍一下，因为整个燃气市场、燃气发电机组，竞争对手不是太多，我们经常会看到曼海姆品牌。卡特彼勒在2011年全资收购曼海姆品牌，也就是MWM，我们是兄弟，我们保持了双品牌战略，它们MWM是一个蓝色，卡特彼勒是一个黄色。我们是兄弟，同时也是非常强的竞争对手。卡特彼勒不只是在中国，在整个全世界都是代理商体制，卡特彼勒在中国有五大代理商。首先我要感谢整个西北西南区域的罗董亲临现场，过来支持展会。同时看一下整个华北华东还有台湾，都归属于利星行机械。华南、新疆区域是信昌。我们所有的销售和服务都是由代理商来完成的。

我们一直在讲分布式能源，特别是在双碳目标要求下，我们要开启一个绿色能源管理，要切实降低碳排放，我们在冷热电三连供、CCHP系统，还有一个是在燃气发电机的备用，这一块的应用也是非常重要的，因为我们知道，整个天然气发电机组可以显著降低碳排放和氮氧化物排放，相比于传统的火电来讲。之前专家已经做了很好的介绍，我就不再赘述对于CCHP系统的优点。

另外在这里要隆重推出，我们讲的100%纯氢气的内燃发电机组的解决方案，因为它整个的排放是零碳排放。上午有些专家讲到，氢能就是燃料电池，实际上我们这个氢能，100%内燃发电机组现在也可以来使用。另外，我们这个100%纯氢是指的一个相对概念，我们都知道，氢燃料电池对氢气的清洁度和纯度的需求是非常高的，有很大一部分使氢气的纯度要达到一定的要求。内燃发电机组对于氢气的要求就不是那么高，好比我有95%的氢气，别的一些甲烷或者一氧化碳，我这个机组都是可以烧的。同时，内燃发电机组100%纯氢气，前期投入是氢燃料电池的1/3到一半，当然不同设备的价格是不太一样的。3516H，如果100%纯氢的时候，它的额定功率达到1250千瓦，对当前来说是一个最大的氢气机组。

另外，3516H如果用在天然气的时候，它的功率输出是2000千瓦。因为在中国也是想寻求一下纯氢内燃发电机组的试用案例，如果大家有氢气和新能源，大家有兴趣，我们可以具体进一步谈一下以后合作示范项目，我们可以多做一些交流。

4-5月份发改委对天然气管道要掺氢20%的时候，做了一个征求意见稿，其实卡特彼勒对天然气管道掺氢20%的要求全线推出了，可以使用天然气混气25%氢气的发电机组。在原来的基础上开发出一个升级包，这个升级包对于新的发电机组适用，同时对于以前买的天然气发电机组也可以适用，就是通过升级包以后做一些简单的改造，使原来的天然气发电机组，可以使用掺入20%的管道天然气。另外，卡特彼勒在以前，对于不同的机型，对于氢气的实验都是不一样的，有的是80%的氢气，还有的是60%的。另外刚才说的100%我们都可以应用了。

我们刚讲到的是掺氢天然气内燃机组，另外，在掺氢以后，因为它有一个非常大的优点，显著地降低了二氧化碳排放和氮氧化合物排放，相对于原来的单纯的天然气机组来讲，掺氢以后有非常大的优点。对于整个燃气发电机组一个选购考量，卡特彼勒作为一个非常大的燃气发电机组供应商，我们的功率范围非常广，从400到4500千瓦，我们都是有机组来提供的。同时我们有两个型号，一个是G系列，G3500系列，还有一个是CG系列，就是刚才讲的曼海姆生产的就是CG系列。原来美国拉斐特工厂和天津工厂生产的就是G系列，G3500系列。同时下面还有一些备用机组，针对市场一些需求，对燃气备用发电机组，后面会具体讲一下。

我们在过去十年，全球卡特彼勒燃气发电机组一个装机容量，整个装机容量达到14600兆瓦，在不同的区域，一些安装兆瓦和台数的统计，都在这里列出。大家看一下这三个燃气发电机组的生产厂，中国在天津有一个大的发电机生产厂。我们在美国的一个拉斐特工厂，同时在德国曼海姆，我们收购品牌以后也在曼海姆生产燃气发电机组，它生产的是CG系列。

另外刚才讲到一个CCHP分布式能源应用最典型的一个应用，上午讲到光伏、风能可再生能源在网时间1700小时到2000小时平均每年，在这里我们给出来一年的电网，整个的光伏和风能并网的图谱，下面蓝色的就是我的电用不了过剩了，上面的电就是缺电。因为对一些风能还有光伏，有可能几天甚至几周都不会有条件来满足，这时会造成非常大的电力短缺。这时候天然气发电机组一个备用的3520机组就开始显出它的威力了，因为我们对整个天然气发电机组是这样的，大家对燃气发电机组有了解的可能非常清楚，燃气发电机组在加载的时候就不能像柴油那样突然加载，但是卡特彼勒针对市场需求，我们单独开发了一个G3520系列，可以做到100%负载突加/突卸。我们这里也是有一个视频，也是播放不了。但是我们后面有一个公众号，公众号上面有这个视频，可以去看一下。我们整个3520燃气机组可以在7.5秒之内启动，启动以后在25秒从0加到满载，这对这个机器来说加载时间最短的。

另外整个3520的功率范围，从2兆瓦到2.6兆瓦，可以作为一个100%突加能力的备用机组应用。为什么要开发这个市场?我们在国内有些工厂突然限电，要用柴油机不可能的，因为碳排放太高了，颗粒物排放太高了，这时候天然气就是很好的选择。解决了我们以前的天然气机组不能突加/突卸的一个弱点。同时，我们的燃气发电机组可以做到整个水箱能装在发电机组上，后面会单独讲为什么卡特彼勒能做到备用机组同时水箱能装到发电机组上，曼海姆生产的机组，它的发电机组就无法做到这一点，它的水箱必须要远置。

后面就分别看一下G系列天然气发电机组，这个会在美国拉斐特工厂生产，但是由于中美贸易摩擦，关税特别高，燃气发电机组35%的关税，这样使H系列在国内不可能销售。但是我们也有办法，我们在天津工厂生产，我们要从1500千瓦到2000千瓦，要做一些引进，使成本大大降低。另外H系列针对不同需求，有四种配置，高效率配置、高响应配置、高温高海拔配置。同时针对一些石油客户，我们还做了高湿度高燃料响应特性的机组。针对不同的配置，效率会有所不同。H系列的大修周期可以达到8万小时，如果每年按8000小时计算，我可以用10年。

为什么我们能做到80000小时的大修时间?因为我们在最初设计H系列机组时做了特殊的设计，首先用了一个刮碳环切口式缸套的设计，这样使机油消耗大大降低，燃油消耗率特别低。同时在3500H系列用了气门间隙调节器，大家都知道，在20年前就开始用这个技术了，但是对于大型的燃气发电机组来讲，这是第一个。通过用这个液压自动调节器，使气门间隙由原来1000小时，现在可以扩展到4000小时，这样就大大降低了停机时间，提高在线率。

3500H系列，所有的水泵、机油泵还有预热润滑泵都是机器自带的，我不需要交流电，24伏电池就可以实现机器启动，同时这也是为什么我刚才讲的G3520系列的时候，我的水箱可以集成在我的发动机上，因为我们一些竞争对手，包括我们曼海姆产品的一些水泵、油泵都是电泵，是不可能集成在发动机上的，使我们非常好地实现启动，不需要交流电，直接用24伏电池就可以完成启动。

我们大修周期做到80000小时，使终身运营成本非常低，同时我们机型非常紧凑，占地面积非常小，对于CG系列我不做过多的介绍，明天我的同事会单独针对这个机型做一些介绍，我在这里强调一点，对于一些大的机组，像我们3.3兆瓦、4.3兆瓦和4.5兆瓦的机组我们使用的是1000转中速机，这样可以大大提高机组运行的可靠性，我们知道如果大的机组高转速，就像前期2.3兆瓦都是1500转的，如果这么大的机组是1500转的话，它的可靠性会大大降低。

我简单举一个例子，可以做一下对比，在20年前，国内的一些发电机组，不管是柴油的还是燃气的，开发的时候也是1500转，但是由于一些原因，经常会出现爆轴、断轴，最后没有办法，5年以后从1500转降到1000转，所以现在国产一些品牌为什么能用得住，不像原来的时候几千小时就爆轴、断轴了，它就从1500降到1000转，对于小的机组1500转是没有问题的，对于大的机组大家心理要有一个概念，中速机是最可靠的，我们的大修周期可以真正做到80000小时。

同时我们对于4.5的机组，是一个集成式的，我们机组在工厂整个机器组装完成，如果在大修的时候，只是把连杆瓦通过液压的工具打开以后，把原来旧的抽出来，新的推进去，可以现场完成大修，使大修周期大大缩短，使整个维修成本大大降低。

另外刚才讲了，因为我们对于分布式燃气发电机组每年的应用最低按照4000小时，一般我们会按照8000小时做一些研究，我们对这个持续运转的机组一定要考虑全生命周期的运营成本和购置成本，我们不能单独考虑初期买得便宜，但是后期维护的成本和维修的成本特别高，这是不合算的，因为我们的机组都是按照30年设计寿命使用的，如果在后期的配件和维护费用特别高，使你整个的寿命周期的成本会大大升高，我们一定要避免这个陷井，就是买的便宜，用的贵。

卡特彼勒不是这样的，我们相对来说机组会贵一点，但是后期的维护费用是非常低的，另外刚才讲到我们是代理体制，我们的代理不仅仅是设备的销售上，它是完全注重在后期的维护、服务上，因为我们每个代理，都有一个省级公司，都会有大修厂，不是简简单单的贸易公司。

卡特彼勒为了降低维护成本，降低零件的成本，我们还推出了一个再制造的工艺，什么是再制造?卡特彼勒将达到寿命的一些部件，通过在工厂环境下，通过标准工艺，使配件恢复到原来的耐久性、可靠性，性能不亚于新建的制造过程，因为使用的是原来旧件，通过一些工艺达到新件的性能，它这个成本非常低，基本上是新配件的1/3，大概是这样的概念。同时通过再制造，运用了原来的原材料，对能源消耗和碳排放大大降低了，不仅配件的价格便宜了，同时对整个社会也做出了一些相应的贡献，能源消耗低了，同时温室气体排放也会低。

另外，对于我们再制造的零件和新零件，保修期都是一样的，都是一年，这是完全一样的，我们对整个再制造零件是非常有信心的，它和新件有一样的保修期，但是价格大大的降低。

前面对整个清洁发电机组和燃气发机组进行了介绍，后面我们看一下实际的应用案例，首先是腾讯上海云数据中心，一个三联供的能源站，用了我们两台G3520H2.5兆瓦的机组，同时有热水烟气补燃型溴化锂机组作为核心设备，实现整个项目的供电、供冷。还有一个我们两台4.5MW的天然气发电机组在北京的一个分布式冷热电三联供，因为在早期调试完之后，整个并网手续没有申请下来，在前期两年就是孤岛运行的，它的年运行时间达到8500小时，我们都知道一年8756个小时，它能达到8500小时，这个就是刚才讲的中速机1000转的机组，所以它的运行是非常可靠和稳定的。

这个是最近调试完成的青岛胶东机场的两台G3520H，这个青岛机场是9月份转场的，在转场之前我们完成的调试，购买设备的时候非常早。为什么拿它做介绍?它用了个很好的概念，我们用三联供和水蓄冷的方式，它就用夜间低谷的时候多出一些冷，白天的时候通过机组联合的控制，实现整个供电和供冷项目的需求。

我的演讲到这里结束，大家可以关注一下公众号，我们在前面有一个展台，有什么问题可以做一下具体的讨论，谢谢大家。