Osnovni koncepti
Prema "Rječniku plinskih turbina" (GB/T 15135-2018), plinska turbina se odnosi na rotirajuću mašinu s kontinuiranim protokom (jedna mašina) koja pretvara toplotnu energiju u mehanički rad, uključujući kompresor, opremu za grijanje radni fluid (kao što je komora za sagorevanje), turbina, kontrolni sistem i pomoćna oprema.
Industrijski plinski turbinski motori, koji se općenito nazivaju plinskim turbinama ili turbinama, industrijski plinski motori, u suštini su ista stvar kao i zrakoplovni turbinski plinski motori (koji se nazivaju zrakoplovni motori), ali su scenariji primjene malo drugačiji. Oni komprimiraju plin pod visokim pritiskom u komoru za sagorijevanje i reakcijom kemijske energije pretvaraju kemijsku energiju u mehanički rad kroz turbinu (transliteracija turbine).
Kao uređaj za pretvaranje energije, gasna turbina je avionski motor koji pretvara avio kerozin u mehaničku energiju za propeler kada leti na nebu; plinska turbina koja se koristi na tlu pretvara prirodni plin i naftu u mehaničku energiju za generator.
Parne turbine, motori sa unutrašnjim sagorevanjem i gasne turbine su prvi put razvijeni za upotrebu na ratnim brodovima. Parne turbine su korištene prije Prvog svjetskog rata, motori s unutrašnjim sagorijevanjem su korišteni tokom Prvog i Drugog svjetskog rata, a plinske turbine za ratne brodove razvijene su nakon Drugog svjetskog rata. Modificirani su od avionskih motora i uglavnom su korišteni na velikim površinskim brodovima.
Plinske turbine imaju nekoliko karakteristika:
Prvo, teoretska efikasnost konverzije energije može dostići 88%, što je uređaj sa najvećom efikasnošću konverzije energije do sada. Za gorive ćelije se kaže da mogu postići efikasnost konverzije od 90%, ali još uvijek nisu u potpunosti komercijalizirane; teoretska efikasnost konverzije energije motora sa unutrašnjim sagorevanjem je 88%, što je decenijama testirano.
Drugo, temperatura sagorevanja gasnih turbina je relativno visoka, a emisija štetnih gasova relativno niska.
Treće, gustina snage je relativno velika. Jedna mašina veličine kontejnera može snabdevati energijom razarača; dva kontejnera su u osnovi dovoljna za civilnu struju okruga. Parne turbine su veoma velike, kao što su dizel motori i motori sa unutrašnjim sagorevanjem snage veće od 10 megavata, koji su u osnovi veliki uređaji teški hiljadama tona i visoki desetine metara.
Četvrto, gasne turbine nisu kao motori sa unutrašnjim sagorevanjem, koji su taktni, a rad se obavlja jednom na svaka 4 takta. Plinske turbine rade neprekidno, a turbina je vrtložna linija. To je uređaj termalnog motora sa najvećom efikasnošću konverzije energije, pretvarajući hemijsku energiju u toplotnu i mehaničku energiju.
U 1970-im, plinske turbine su ušle u američku naftnu industriju, što je dovelo do industrijskih plinskih turbina. Motori aviona zahtijevaju relativno visoke performanse, relativno su sofisticirani i imaju relativno kratak vijek trajanja; industrijski motori ne moraju smanjiti težinu, napravljeni su vrlo čvrsti i zahtijevaju relativno dug životni vijek. Oko 1980-ih, s razvojem prirodnog plina, ulazi u elektroenergetsku industriju.
Nakon Drugog svjetskog rata, tehnički nivo Sjedinjenih Država nije bio na visokom nivou. Najranija akvizicija bila je italijanske kompanije, koje su glavni grad rotacione opreme u Evropi. Tipična britanska kompanija je Rolls-Royce, koja proizvodi motore za avione. Generalno, kompanije koje proizvode motore za avione će proizvoditi gasne turbine. Nemački Siemens je kupljen širom Evrope, a takođe je nabavio i modifikaciju aviona Rolls-Roycea. Ruske gasne turbine su uglavnom u saradnji sa Ukrajinom. Svi dizajni su u Rusiji, a neke od proizvodnih baza su u Mariupolju, Ukrajina.
Poslednjih decenija jedino je japanski Mitsubishi razvio pravu gasnu turbinu za teške uslove rada, a Kawasaki pravi manje, tako da i dalje postoji određeni prag. Male i srednje gasne turbine su uglavnom GE, posebno za vojnu upotrebu. Glavni razarači su uglavnom GE, model LM-2500. Siemens je kupio neke od svojih malih gasnih turbina u Linkolnu u Velikoj Britaniji, sa kapacitetom manjim od 15 MW, a neke u Finspångu u Švedskoj. Najbolja kompanija za male plinske turbine je Solar u SAD-u, koja je vrlo blizu svojim kupcima i ima najveći tržišni udio u svijetu za male plinske turbine snage manje od 15 MW.
Klasifikacija
Prema strukturnom obliku i izlaznoj snazi, plinske turbine se mogu podijeliti u tri kategorije: mikro, lake i teške. Među njima, mikro i lake gasne turbine mogu se modifikovati iz avionskih motora (takođe poznatih kao "aero-to-gas"), sa snagom obično unutar 50MW, i mogu se koristiti u industrijskoj proizvodnji električne energije, snazi brodova, cevovodima, rezervoarima lokomotive, distribuiranu proizvodnju električne energije i kombinovanu toplotnu i električnu energiju. Gasne turbine za teške uslove rada imaju snagu veću od 50 MW i uglavnom se koriste kao fiksni generatori na kopnu, kao što su gradske električne mreže.
Gasni motori za teške uslove rada generalno se klasifikuju prema temperaturi. Klase E, F, G i H odgovaraju različitim temperaturama sagorevanja. Iz inženjerske perspektive, poželjnije ih je klasificirati na osnovu temperaturne nosivosti legure.
U Kini su to u osnovi male plinske turbine. Male gasne turbine se generalno klasifikuju po strukturi: jednoosne, dvoosne, troosne, aeromodifikovane, industrijske, a retko se klasifikuju po temperaturi, jer temperatura malih gasnih turbina nije toliko visoka u poređenju sa gasom za teške uslove rada. turbine. Oni sa nivoom snage ispod 30 megavata su zapravo equiaxed kristali, odnosno E-grade. Ovo nije apsolutno, a neki napredniji su dostigli F razred. E-grade je probno proizveden u Kini 1995. Oko 50 megavata vjerovatno odgovara F-grade, što je orijentirani kristal. Kina je probno proizvela ovu ocjenu 2005. i sada imamo sve ove materijale. Najnaprednije plinske turbine su dostigle H-grade, a mi sada imamo naše monokristale druge generacije.
Generalno, one snage ispod 1 MW nazivaju se mikro-gasne turbine. Zapravo, mikro-gasne turbine u inostranstvu ne koriste tako dobre legure zbog niske temperature. Koriste neke posebne čelike, a rijetko koriste jednakoosne kristale. One snage oko 15 MW nazivaju se male plinske turbine, koje uglavnom koriste jednakoosne kristale. Postoje i neke specijalne kompanije u inostranstvu koje koriste posebne čelike, ali zbog toga što su njihovi premazi posebno dobri, oni se rade bolje. Mali i srednji 30~50 MW uglavnom koriste više orijentisane kristale, odnosno F-grade. Veći koriste monokristale prve i druge generacije, koji su naši domaći brendovi.
Male i srednje i mikro gasne turbine se uglavnom koriste u distributivnoj snazi i kombinovanoj toploti i snazi. One snage ispod 30 MW i 15 MW uglavnom se koriste u Sichuanu, a one ispod 7 MW uglavnom se koriste u Chongqingu. To je povezano s razmjerom njegovih industrijskih parkova. Oni od oko 30 MW se uglavnom koriste u Jiangsuu, a oni od 50 MW do 100 MW uglavnom se koriste u industrijskim parkovima u Guangdongu, uglavnom za distribuiranu energiju ili kombinovanu toplinu i energiju. One snage iznad 100 MW se u osnovi koriste za neke velike vršne regulacije električne mreže ili kao elektrane sa osnovnim opterećenjem. Industrija nafte i plina uglavnom koristi male. U uzvodnoj rudarskoj industriji najviše se koristi 7 MW i 15 MW, a srednji cevovodni transport je uglavnom 15 MW i 30 MW.
Projektni sistem gasnih turbina ispod 30 MW je relativno zreo, a sistem procesnih materijala je takođe relativno zreo. Stopa prinosa OBT-a može dostići 85%. Industrijske plinske turbine još uvijek treba da se fokusiraju na ekonomske performanse, tehničku i ekonomsku procjenu, ili performanse troškova, a glavni indikator procjene je stopa prinosa.
Za srednje i velike gasne turbine, mi (domaći) imamo malo akumulacije softvera za projektovanje, projektnih specifikacija i baza podataka o nekim materijalima i procesima u našem sistemu projektovanja, tako da ovaj sistem projektovanja nije previše zreo i stopa prinosa nije visoka . F-nivo ili orijentisani kristal je prekretnica. Ispod orijentisanog kristala, i dalje smo dovoljno sigurni da učestvujemo u međunarodnom takmičenju. Iznad orijentisanog kristala, na industrijskom nivou, još uvek imamo određeni jaz. Ovo područje je predato reprezentaciji. Nekoliko centralnih preduzeća radi osnovna istraživanja i razvoj, a ulaganja u osnovne materijale i osnovne procese su ogromna.
Industrijski lanac
U uzvodnom lancu industrije gasnih turbina u mojoj zemlji, proizvođači legura na visokim temperaturama, legura titanijuma, kompozitnih materijala, aluminijskih legura i generalnog čelika uključuju Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group, itd. U vezi sa dijelovima i komponentama srednjeg toka, materijali se lijevaju, kovaju ili se koriste drugi procesi za izradu lopatica, vratila i drugih dijelova turbina. Oštrice i drugi dijelovi se formiraju postupkom livenja. Glavni domaći proizvođači livenja i kovanja uključuju Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd., itd. Zatim, nizvodno proizvođači čitavih mašina sastavljaju različite delove u cele mašine. Glavni proizvođači uključuju AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric, itd.
Upstream industrije, posebno proizvodi kao što su visokotemperaturne legure, visokotemperaturne legure titana, prevlake za termičku barijeru i napredni keramički kompozitni materijali, imaju značajnu ulogu u promicanju nacionalne odbrambene industrije i proizvodnje vrhunske opreme. Domaće plinske turbine se uglavnom koriste za proizvodnju električne energije, a manji broj se koristi za ubrizgavanje vode, usis zraka, tlačenje u naftnim i plinskim poljima, te pogon brodova i tenkova. Fokus je na distribuiranoj proizvodnji električne energije, kombinovanoj toplotnoj i električnoj energiji, transportu prirodnog gasa, brodskom pogonu i mehaničkom pogonu. aspekt. gasne turbine moje zemlje imaju ogromno potencijalno tržište u distribuiranom snabdevanju energijom, stanicama za pritisak, industrijskoj proizvodnji električne energije i drugim poljima, a politike podržavaju brzi razvoj industrije. trenutni veliki projekti moje zemlje kao što su "Prenos gasa od zapada na istok", "Prenos električne energije od zapada na istok" i "Preusmjeravanje vode od juga do sjevera", kao i brzi razvoj brodogradnje u mojoj zemlji dovele su do brzog povećanja potražnje moje zemlje za gasnim turbinama.
Industrijska politika
Moderni energetski sistem 14. petogodišnjeg plana takođe navodi gasne turbine kao ključnu tehnologiju, stavljajući je u osnovi na isti nivo sa nuklearnom energijom, novim energetskim sistemima, skladištenjem energije i energijom vodonika.
State Power Investment Corporation je uradila dva specijalna projekta, jedan je veliki projekat za gasne turbine za teške uslove rada, uključujući gasne turbine sa mešavinom vodonika. U Unutrašnjoj Mongoliji izgrađen je čist vodonik, ali još nije pušten u rad. Termoelektrana Jingmen je spojila 15%. Harbin Electric i Guangdong Electric Group, koja je Guangdong Energy Group, uradili su projekat miješanja vodonika u Daya Bayu, a Hangzhou Steam Turbine i Siemens su uradili projekat miješanja vodonika u Zhoushanu.
Plinske turbine se široko koriste u gasovodu Zapad-Istok i na naftnim platformama na moru. Kao preduzeće povezano s vojskom, CNOOC je također sankcionisan od strane Sjedinjenih Država i suočava se s rizikom smanjenja opskrbe. Tokom rusko-ukrajinskog rata, gasne turbine Siemensa koje je kupila Rusija su zadržane kada su poslate u Kanadu na popravku, što je uticalo na energetsku sigurnost. Lokalizacija se mora izvršiti što je prije moguće.
Market Space
Godine 2022. proizvodnja gasnih turbina u mojoj zemlji biće 4,0563 miliona kilovata, a potražnja će biti oko 6,7986 miliona kilovata.
Prema statistikama, veličina tržišta gasnih turbina u mojoj zemlji dostigla je 61,669 milijardi juana 2022. godine, od čega je veličina tržišta mikro gasnih turbina bila 893 miliona juana, veličina tržišta lakih gasnih turbina bila je 56,569 milijardi juana, a veličina tržišta teške gasne turbine je 4,207 milijardi juana.
Moja zemlja sada ima mogućnost da samostalno proizvodi lake gasne turbine (snage ispod 50MW), a one niže klase mogu se čak i izvoziti, ali teške gasne turbine (snage iznad 50MW) i dalje u osnovi zavise od uvoza, a osnovna tehnologija je u osnovi monopolizirani od strane međunarodnih proizvođača kao što su GE u Sjedinjenim Državama, Mitsubishi u Japanu i Siemens u Njemačkoj. Postoji rizik od „gušenja“ na domaćem tržištu. Prema podacima Generalne uprave carina, uvoz gasnih turbina u 2022. iznosiće 4,161 milijardu dolara, a izvoz 735 miliona dolara.
