Základní pojmy
Podle „Gas Turbine Vocabulary“ (GB/T 15135-2018) plynová turbína označuje kontinuální točivý stroj (jeden stroj), který přeměňuje tepelnou energii na mechanickou práci, včetně kompresoru, zařízení pro ohřev pracovní kapalina (jako je spalovací komora), turbína, řídicí systém a pomocná zařízení.
Průmyslové plynové turbínové motory, obecně označované jako plynové turbíny nebo turbíny, průmyslové plynové motory, jsou v podstatě totéž jako letecké turbínové plynové motory (označované jako letecké motory), ale scénáře použití se mírně liší. Stlačují vysokotlaký plyn do spalovací komory a reakcí chemické energie přeměňují chemickou energii na mechanickou práci prostřednictvím turbíny (transliterace turbíny).
Jako zařízení pro přeměnu energie je plynová turbína letecký motor, který při letu na obloze přeměňuje letecký petrolej na mechanickou energii pro vrtuli; plynová turbína používaná na zemi přeměňuje zemní plyn a ropu na mechanickou energii pro generátor.
Parní turbíny, spalovací motory a plynové turbíny byly poprvé vyvinuty pro použití na válečných lodích. Parní turbíny se používaly před první světovou válkou, spalovací motory se používaly během první a druhé světové války a po druhé světové válce byly vyvinuty plynové turbíny pro válečné lodě. Byly upraveny z leteckých motorů a používaly se především na velkých hladinových lodích.
Plynové turbíny mají několik vlastností:
Za prvé, teoretická účinnost přeměny energie může dosáhnout 88 %, což je zařízení s dosud nejvyšší účinností přeměny energie na světě. Palivové články jsou údajně schopny dosáhnout účinnosti konverze 90 %, ale ještě nebyly plně komercializovány; teoretická účinnost přeměny energie spalovacích motorů je 88 %, což je desítky let prověřené.
Za druhé, spalovací teplota plynových turbín je relativně vysoká a emise škodlivých plynů jsou relativně nízké.
Za třetí, hustota výkonu je relativně velká. Jediný stroj velikosti kontejneru může dodávat energii torpédoborci; dva kontejnery v podstatě stačí na civilní elektřinu okresu. Parní turbíny jsou velmi velké, například dieselové motory a spalovací motory o výkonu více než 10 megawattů, což jsou v podstatě velká zařízení vážící tisíce tun a desítky metrů vysoká.
Za čtvrté, plynové turbíny nejsou jako spalovací motory, které jsou zdvihového typu a práce se provádí jednou za 4 zdvihy. Plynové turbíny pracují nepřetržitě a turbína je vírová linka. Jedná se o zařízení tepelného motoru s nejvyšší účinností přeměny energie, přeměňující chemickou energii na tepelnou energii a mechanickou energii.
V 70. letech 20. století vstoupily plynové turbíny do amerického ropného průmyslu a daly vzniknout průmyslovým plynovým turbínám. Letecké motory vyžadují relativně vysoký výkon, jsou poměrně sofistikované a mají relativně krátkou životnost; průmyslové motory nepotřebují snižovat hmotnost, jsou vyrobeny velmi robustně a vyžadují relativně dlouhou životnost. Kolem 80. let 20. století s rozvojem zemního plynu vstoupila do energetiky.
Po druhé světové válce nebyla technická úroveň Spojených států příliš vysoká. Nejčasnější akvizicí byly italské společnosti, které jsou hlavním městem rotujících zařízení v Evropě. Typickou britskou společností je Rolls-Royce, která vyrábí letecké motory. Obecně platí, že společnosti, které vyrábějí letecké motory, budou vyrábět plynové turbíny. Německý Siemens byl získán po celé Evropě a také získal modifikaci letadla Rolls-Royce. Ruské plynové turbíny jsou především ve spolupráci s Ukrajinou. Všechny návrhy jsou v Rusku a některé výrobní základny jsou v Mariupolu na Ukrajině.
V posledních desetiletích vyvinulo skutečnou těžkou plynovou turbínu pouze japonské Mitsubishi a Kawasaki vyrábí menší, takže stále existuje určitá hranice. Malé a střední plynové turbíny jsou především GE, zejména pro vojenské použití. Hlavní torpédoborce jsou většinou GE, model LM-2500. Siemens získal některé své malé plynové turbíny v Lincolnu ve Velké Británii s kapacitou menší než 15 MW a některé ve Finspång ve Švédsku. Nejlepší společností v oblasti malých plynových turbín je společnost Solar v USA, která má velmi blízko ke svým zákazníkům a má nejvyšší tržní podíl na světě pro malé plynové turbíny s výkonem nižším než 15 MW.
Klasifikace
Podle konstrukční formy a výstupního výkonu lze plynové turbíny rozdělit do tří kategorií: mikro, lehké a těžké. Mezi nimi mohou být mikro a lehké plynové turbíny upraveny z leteckých motorů (také známé jako „aero-to-gas“) s výkonem obvykle do 50 MW a mohou být použity v průmyslové výrobě energie, lodní energii, posilování potrubí, nádrží lokomotivy, distribuovaná výroba elektřiny a kombinovaná výroba elektřiny a tepla. Vysoce výkonné plynové turbíny mají výkon více než 50 MW a používají se hlavně jako pevné generátory na souši, jako jsou městské rozvodné sítě.
Těžké plynové motory jsou obecně klasifikovány podle teploty. Třídy E, F, G a H odpovídají různým teplotám spalování. Z technického hlediska je výhodnější je klasifikovat na základě teplotní únosnosti slitiny.
V Číně jsou to v podstatě malé plynové turbíny. Malé plynové turbíny jsou obecně klasifikovány podle struktury: jednoosé, dvouosé, tříosé, aeromodifikované, průmyslové a zřídka klasifikovány podle teploty, protože teplota malých plynových turbín není tak vysoká ve srovnání s těžkým plynem. turbíny. Ty s úrovněmi výkonu pod 30 megawattů jsou ve skutečnosti rovnoosé krystaly, tedy E-grade. To není absolutní a některé pokročilejší dosáhly F-grade. E-grade byl testován v Číně v roce 1995. Asi 50 megawattů pravděpodobně odpovídá F-grade, což je orientovaný krystal. Čína zkušební třídu vyrobila v roce 2005 a nyní máme všechny tyto materiály. Nejpokročilejší plynové turbíny dosáhly třídy H a nyní máme naše monokrystaly druhé generace.
Obecně se ty pod 1 MW nazývají mikroplynové turbíny. Ve skutečnosti mikroplynové turbíny v zahraničí nepoužívají tak dobré slitiny kvůli nízké teplotě. Používají některé speciální oceli a zřídka používají rovnoosé krystaly. Ty kolem 15 MW se nazývají malé plynové turbíny, které využívají především rovnoosé krystaly. V zahraničí jsou také některé speciální firmy, které používají speciální oceli, ale protože jejich povlaky jsou obzvláště dobré, jsou vyrobeny lépe. Malé a střední 30~50 MW obecně používají více orientované krystaly, to znamená F-grade. Větší používají monokrystaly první a druhé generace, což jsou naše domácí značky.
Malé a střední a mikro plynové turbíny se většinou používají v distribuované elektřině a kombinované výrobě tepla a elektřiny. Ty pod 30 MW a 15 MW se většinou používají v Sichuanu a ty pod 7 MW se většinou používají v Chongqingu. S tím souvisí i rozsah jeho průmyslových parků. Ty kolem 30 MW se většinou používají v Jiangsu a ty od 50 MW do 100 MW se většinou používají v průmyslových parcích v Guangdongu, obecně pro distribuovanou elektřinu nebo kombinovanou výrobu tepla a elektřiny. Ty nad 100 MW se v zásadě používají pro regulaci špiček velké elektrické sítě nebo jako elektrárny se základním zatížením. Ropný a plynárenský průmysl v zásadě používá malé. V těžebním průmyslu se většinou používá 7 MW a 15 MW a střední potrubní doprava je převážně 15 MW a 30 MW.
Konstrukční systém plynových turbín pod 30 MW je relativně vyspělý a systém procesních materiálů je také relativně vyspělý. Výtěžnost OBT může dosáhnout 85 %. Průmyslové plynové turbíny se stále musí zaměřovat na ekonomickou výkonnost, technicko-ekonomické zhodnocení nebo nákladovou výkonnost a hlavním hodnotícím ukazatelem je výnosnost.
Pro střední a velké plynové turbíny máme (domácí) v našem konstrukčním systému málo nahromaděného návrhového softwaru, konstrukčních specifikací a databází některých materiálů a procesů, takže tento konstrukční systém není příliš vyspělý a výnosnost není vysoká. . F-úroveň nebo orientovaný krystal je povodí. Pod orientovaným křišťálem jsme stále dostatečně sebevědomí, abychom se mohli zúčastnit mezinárodní soutěže. Nad orientovaným křišťálem, v průmyslové úrovni, máme stále určitou mezeru. Tato plocha je předána národnímu týmu. Několik centrálních podniků provádí základní výzkum a vývoj a investice do základních materiálů a základních procesů jsou obrovské.
Průmyslový řetězec
Mezi výrobci vysokoteplotních slitin, slitin titanu, kompozitních materiálů, slitin hliníku a obecné oceli v horní části průmyslového řetězce plynových turbín v mé zemi patří Gangyan Gaona, speciální ocel Fushun, skupina Baoti atd. materiály se odlévají, kují nebo se používají jiné procesy k výrobě lopatek turbín, hřídelů a dalších dílů. Čepele a další díly jsou formovány procesem odlévání. Mezi hlavní domácí výrobce odlitků a kování patří Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. atd. Poté následní výrobci celých strojů sestavují různé díly do celých strojů. Mezi hlavní výrobce patří AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric atd.
Upstream průmyslová odvětví, zejména produkty, jako jsou vysokoteplotní slitiny, vysokoteplotní titanové slitiny, tepelné bariérové povlaky a pokročilé keramické kompozitní materiály, hrají významnou roli při podpoře národního obranného průmyslu a výrobě špičkových zařízení. Domácí plynové turbíny se používají hlavně k výrobě energie a malý počet se používá pro vstřikování vody, nasávání vzduchu, tlakování v ropných a plynových polích a pohon lodí a nádrží. Zaměřuje se na distribuovanou výrobu elektřiny, kombinovanou výrobu tepla a elektřiny, přepravu zemním plynem, lodní pohon a mechanický pohon. aspekt. plynové turbíny mé země mají obrovský potenciální trh v distribuovaných dodávkách energie, tlakových stanicích, výrobě průmyslové energie a dalších oblastech a politiky podporují rychlý rozvoj průmyslu. současné rozsáhlé projekty mé země, jako je „přenos plynu ze západu na východ“, „přenos energie ze západu na východ“ a „odklon vody z jihu na sever“, jakož i rychlý rozvoj loďařského průmyslu v mé zemi vedly v mé zemi k rychlému nárůstu poptávky po plynových turbínách.
Průmyslová politika
Moderní energetický systém 14. pětiletého plánu také uvádí plynové turbíny jako klíčovou technologii, v zásadě ji staví na stejnou úroveň jako jadernou energii, nové energetické systémy, skladování energie a vodíkovou energii.
State Power Investment Corporation provedla dva speciální projekty, jeden je velký projekt pro vysoce výkonné plynové turbíny, včetně plynových turbín s vodíkovou směsí. Ve Vnitřním Mongolsku byl postaven čistý vodíkový, ale dosud nebyl uveden do provozu. Elektrárna Jingmen se smísila o 15 %. Harbin Electric a Guangdong Electric Group, což je Guangdong Energy Group, provedly projekt míšení vodíku v zátoce Daya a Hangzhou Steam Turbine a Siemens provedly projekt míšení vodíku v Zhoushan.
Plynové turbíny jsou široce používány v západo-východním plynovodu a na pobřežních ropných plošinách. Jakožto vojenský podnik byl CNOOC rovněž sankcionován Spojenými státy a čelí riziku omezení dodávek. Během rusko-ukrajinské války byly plynové turbíny Siemens zakoupené Ruskem zadrženy, když byly poslány do Kanady na opravu, což ovlivnilo energetickou bezpečnost. Lokalizace musí být provedena co nejdříve.
Tržní prostor
V roce 2022 bude výroba plynových turbín v mé zemi činit 4,0563 milionu kilowattů a poptávka bude asi 6,7986 milionu kilowattů.
Podle statistik dosáhla velikost trhu s plynovými turbínami v mé zemi v roce 2022 61,669 miliardy juanů, z toho velikost trhu s mikroplynovými turbínami byla 893 milionů juanů, velikost trhu s lehkými plynovými turbínami byla 56,569 miliard juanů a velikost trhu těžké plynové turbíny bylo 4,207 miliardy juanů.
Moje země má nyní schopnost nezávisle vyrábět lehké plynové turbíny (výkon pod 50 MW) a ty nižší třídy lze dokonce exportovat, ale těžké plynové turbíny (výkon nad 50 MW) jsou stále v zásadě závislé na dovozu a základní technologie je v zásadě monopolizovány mezinárodními výrobci, jako je GE ve Spojených státech, Mitsubishi v Japonsku a Siemens v Německu. Na domácím trhu hrozí „zaškrcení“. Podle údajů Generální správy cel bude dovoz plynových turbín v roce 2022 činit 4,161 miliardy USD a vývoz 735 milionů USD.
