（中国石油集团电能有限公司燃机电厂发电分厂黑龙江大庆市163712）
摘要：随着可持续发展战略的深入推广，节能减排成为各行业发展的方向。对于满足用户生活的冷热电需求的燃气三联供来说，也开始使用新型的燃气内燃机和燃气轮机两种新的分布式供能系统，本文先简要地介绍了相关的理论知识并着重分析对比了两种分布式供能系统的差别。
关键词：燃气内燃机；轮机；分布式供能；对比
前言
国民经济的高速发展不仅提高了居民的生活水平，也在新的发展阶段重视生态环境保护，天然气作为清洁能源也在此形势下得以发展，继而为燃气内燃机和燃气轮机的使用提供了便利条件。这两种形式的分布式供能系统比以往的冷热电三联供方式有明显的优势，为此分析存在的差别对实际应用有现实意义。
1燃气内燃机与燃气轮机的相关理论
燃气内燃机和轮机从应用的范围来看都属于冷热带三联供系统中的发电装置，主要是应用于分布式供能系统。燃气内燃机是由缸体、曲轴、衬垫以及连杆均等部件组成，相比与柴油内燃机压力降低了约45%左右，大大地延长了机组和燃料的使用时间，再加上内燃机的组成结构比较紧凑、机动性能也很强、维修养护的步骤简便等优点，是当前一种主要的供能发电装置。而燃气轮机的发展比前者略晚，虽然从属于内燃机的范畴内但由于受到空间和时间的限制比传统内燃机在安全性上有所提高，组成构件也只有内燃机的六分之一左右，但使用寿命较短且多为耐高温性能强的高成本材料，使其使用范围没有前者广泛[1]。
燃气内燃机和轮机之所以能够应用于分布式供能系统中，与系统自身的工作原理关系很大，再有比较两种设备的差别需要从此系统着手。分布式供能系统的工作原理概括来说主要是通过温度的变化进行梯度利用，具体的工作步骤如下。第一步，燃气机械发电设备会对进入的天然气进行燃烧处理，反应生成温度和压力都比较高的气体作为发电的主要能源，从而输出质量和效能高的电力资源。接着，燃烧反应完成后电力输出完成，燃气机械内部残余的温度需经过安装在中温段的回收装置再次加工，用以提供用户需要的冷、暖资源，并在末端的烟气处理装置中实现供热转换和热水的排放。最后，通过对温度不同阶段的处理和应用充分地利用资源，避免资源浪费和污染环境。需要注意的是，燃气装置的选择要根据实际建筑的需求和环境决定，如某个居民小区的几种供热电，且大部分时间使用的热电都在100-110负荷之间，燃气内燃机和燃气轮机都能够满足。
2对比燃气内燃机和轮机分布式供能系统
燃气内燃机和燃气轮机分布式供能系统在实际的应用中，需要综合考虑区域范围内的负荷程度、燃起供应的状况以及冷热电资源的特短等因素，笔者从多个角度对两者之间的区别进行了分析。
2.1工作原理的对比
燃气内燃机分布式供能系统是由燃气式内燃机、转换器、发电机以及燃气热水锅炉等设备构成，主要是通过不同环节的锅炉实现燃气温度的梯度利用，形成燃气机组与具备余温处理性能的热水锅炉的双重循环系统。其中，余温处理装置的温度来源主要是由反应生成的烟气和热水的温度提供，普遍情况下水文要维持在七十摄氏度到一百三十摄氏度的范围内，实际的作业过程也因温度存在一定的差别，像七十度时需要更换95摄氏度左右的缸套水进行换热处理，而温度达到一百三十度则要再次进行供水循环。而燃气轮机是由轮机、双压式自循环余热锅炉以及单抽式蒸汽发电机组成，利用燃烧反应生成的蒸汽和燃气提供所需的能源，一般出于对安全性的考虑会增加一个辅助调节的锅炉，保证温度的平稳。工作原理是温度高且压力大地气体在轮机内部做功带动发电机，产生的烟气在余热锅炉内形成高品质的蒸汽通过汽轮机生成电能。不过，两者在满足地区的冬季供暖和夏季供冷上都具备一定的优势，且过程中产生的电能除了补充内部消耗外还可以对外销售[2]。
总的来说，燃气内燃机和燃气轮机在工作原理上存在着差别，前者是主要是利用高温气体的分级使用达到分布式供能的效果，而后者则更侧重于利用好蒸汽产生的压力差向外供能。
2.2经济效益的差别
燃气内燃机和燃气轮机与之前的分布式供热系统采用的设备相比，无论是性能、使用效率还是经济投入和收益上都具有明显的优势，但随着天然气资源在生活生产中的大批量使用，如何选择这两种设备成了重点。因此，必须对比两者的经济性。在这一步骤中，经济性的对比分析可以从燃气能源的使用效率和投资收益两个方面入手。
第一方面，燃气能源的使用效率。想要更精确地对能源使用效率，先要从评价指标的标准开始，根据能源利用率的计算公式预先得出供能系统的发电量和天然气耗损量，在此基础上的能源的节约率和减排率。接着，根据相关部门的调查数据进行分析，可以得出燃气轮机在年供电量上比燃气内燃机的数值高出三万点左右，但余热供电量要比燃气内燃机低，且年供热量与之相平，燃气消耗量比燃气内燃机高但能源利用率却不高。最后，比较两者的节能减排效果。分布式供能系统总体的发电效率很高，能源消耗也较少，再加上对余热和余温的处理装置节能减排的效果十分好。燃气轮机和燃气内燃机使用的的能源都是清洁的天然气资源，和以往的煤气供能系统相比污染物的排放率本身就不高。近些年的报告数据显示，燃气轮机的节能效率可以达到27.4%左右，内燃机则是31.8%。尽管能源足够清洁、节能效果也比较好，但仍然会在供能过程中产生污染物质。燃气轮机排放的二氧化碳量约为十七万左右，比燃气内燃机高出了两万点，但氮化物的排放量的控制比内燃机的效果好，在九百左右。在实际的选择中，可以根据当地的污染情况进行选择，若该地对二氧化硫的排放量有严格的要求则可以选择任意一种设备，而对二氧化碳有要求则最好选择燃气内燃机。
第二方面，投资回报率的对比。分布式供能系统无论使用燃气轮机还是内燃机都会因天然气价格的变化，对经济收益有所影响。从总的投资建设金额来看，燃气轮机供能系统要低于内燃机，但正常的运行成本要高于内燃机。从供能的角度来看，燃气内燃机的投资回报时间要常于燃气轮机，一旦天然气的价格超过每立方米2.5元以上燃气轮机的回报期就要有所延长，经济效益比内燃机差。
通过以上两个方面的分析可以发现，燃气内燃机的能源利用率和投资收益在一定的范围内要高于燃气轮机，尤其是在热电资源负荷较小和天然气价格较高的情况下效果更加突出。并且，燃气内燃机分布式供能系统与燃气轮机相比稳定性更高。
结语
总之，从2012年的节能减排条例修改并出台以后，燃气内燃机和轮机分布式供能系统因其自身的清洁性和高效性也得到广泛应用。但在实际的系统选择中也常出现不当的问题，为了避免再次出现认知不清的现象，本文从工作原理和经济效益两个方面进行了对比分析，为促进供能发展提供参考信息。
参考文献：
[1]王勇，刘志嫱，周宇昊.分布式能源系统全工况特性实验研究与能耗分析[J].发电与空调，2016，37（05）：1-4+19.
[2]朱庚富，黄椹，沈凡卉.固定式燃气内燃机排放特性与大气环境影响研究[J].环境科学与管理，2016，41（06）：188-191.