理论教育 Capstone燃气轮机公司:优化能源解决方案

Capstone燃气轮机公司:优化能源解决方案

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:UTC公司的条件是拥有5%的Capstone公司的股票。Capstone公司首次在当地试用了混合动力HEV公共汽车,结果非常成功。除了较低的排放外,使用Capstone公司微型燃气轮机的公共汽车,在两次维修期间明显比常规公共汽车能行驶更远的距离。Capstone是率先在运输业被CARB鉴定的微型燃气轮机公司。相对于其他微型燃气轮机来说,Capstone微型燃气轮机使用的空气轴承是独特的。空气轴承是Capstone公司的一项创新专利。

Capstone燃气轮机公司:优化能源解决方案

Capstone燃气轮机公司(简称Capstone公司)总部在美国加州洛杉矶市以北的Chatsworth,它是微型燃气轮机发展的先锋。Capstone公司拥有Model 330这种在市场上最成熟的商业化产品。2002年底,Capstone公司宣布一个令人难以置信的消息:该公司的微型燃气轮机已经安全运行300万h,相当于342年。Capstone公司已经跟踪观察了自1998年卖出的2400台微型燃气轮机中的一半。

Capstone公司从1988年才开始全力研究,经过10年努力,开始销售商业化的微型燃气轮机发电机组,并且成为行业的领军企业。Capstone与UTC(United Technology Company)公司结为一个战略联盟——这是一个专门为全世界的航空航天业和建筑行业研究开发高技术产品的公司,拥有280亿美元资产。UTC公司的条件是拥有5%的Capstone公司的股票

作为双方战略联盟的一部分,Capstone与UTC公司合作利用微型燃气轮机排放的热能,把Capstone微型燃气轮机溶入他的商业建筑体系技术中,引起了广泛注意。在HVAC系统中,将使微型燃气轮机作为建筑结构的组成部分,并为建筑系统提供热能和电能。

Capstone微型燃气轮机系统适用于从偏远山区到市中心各种场所,在更严格的安全标准和排放标准下,能利用多种燃料提供清洁的、高质量的电力。它可以提供最有价值的、清洁可靠的小规模电力输出,具有免维护的空气轴承、在使用任何无催化剂的化石燃料时排放最低、最优化数字电力变换等小规模发电系统的特点。

Capstone公司提供了三种基本型号的微型燃气轮机发电机组:30kW的C30机组、60kW的C60机组及200kW的C200机组。它们都可以配置成热电联供系统。而C200机组可以组合形成C400机组、C600机组、C800机组及C1000机组等多种变型。

Capstone公司曾经着眼于运输市场,发展了一种将微型燃气轮机与蓄电池的混合动力系统。Capstone与北京某公司合作,为北京奥运会提供了一种使用C30型微型燃气轮机的混合动力公共汽车HEV(hybrid electric vehicle)。当Capstone的混合微型燃气轮机占据了载货汽车或公共汽车上传统柴油发电机的位置时,它的排放量比美国加州空气资源部(CARB)制定的EPA 2004年载货汽车和公共汽车限值低70%。在这个系统中,电力电子设备把电压和频率不断变化的交流电,转换成可控制的直流电

在美国田纳西州的Chattanooga市,空气污染问题非常严重。Capstone公司首次在当地试用了混合动力HEV公共汽车,结果非常成功。除了较低的排放外,使用Capstone公司微型燃气轮机的公共汽车,在两次维修期间明显比常规公共汽车能行驶更远的距离。

Capstone公司的混合动力汽车HEV,已经在美国洛杉矶等城市的公共电车系统上推广应用,并已经通过CARB的鉴定。Capstone是率先在运输业被CARB鉴定的微型燃气轮机公司。

依照CARB认证的测试,Capstone微型燃气轮机使用车用标准燃料时,排放的NOx为0.70kg/(hp·h)[1],比CARB认证的公共汽车/载货汽车柴油发动机的最低排放还要低75%。需要特别指出的是,Capstone微型燃气轮机没有采用排气后处理装置和催化剂;而且,使用柴油的Capstone微型燃气轮机的NOx排放水平,几乎是被CARB认证的最好的压缩天然气发动机(CNG)的一半。如果采用CNG或丙烷的Capstone微型燃气轮机取代CNG或丙烷发动机,可以达到更清洁的空气水平。(www.daowen.com)

美国洛杉矶水电部(LADWP)在洛杉矶运输部(LADOT)的四辆大客车上,安装了Capstone微型燃气轮机发电机组和蓄电池组作为混合动力。每辆LADOT大客车上,都用30kW微型燃气轮机发电机组代替了传统的发动机。微型燃气轮机发出电能经过变换后,向蓄电池组充电,蓄电池作为能量存储装置,不需要在高峰期时接入电网,给电网增加额外的负荷,而且与安装传统发动机的汽车相比,节约大约两倍的燃料,并拥有更快的加速度

安装了30kWCapstone微型燃气轮机的混合动力公共汽车,正在世界各国数十个城市得到完全地应用。这些城市包括中国和新西兰的,使用数量正在迅速加大。

日本电动机车制造业的顶尖者——Tomoe已经为电动机车发展了一种拥有辅助发动机间接变速装置的动力机车,其涡轮机车是一种使用Capstone微型燃气轮机的轻轨隧道车辆。隧道对安全问题的挑战是需要在地形上升或下降时保持稳定的速度。单纯电池动力系统在动力范围上有限制,而增加更多的电池将消耗太多它们自身产生的动力。采用Capstone微型燃气轮机发电机组,可以在不中断车辆运行的情况下对电池组充电,一方面增加了车辆的行驶里程,另一方面使车辆的爬坡能力更强。

相对于其他微型燃气轮机来说,Capstone微型燃气轮机使用的空气轴承是独特的。空气轴承是Capstone公司的一项创新专利。从长远来看,这种无接触技术将会提供更高的可靠性和更低的维护费用。空气轴承是在与轴无接触的情况下运行的,所以不需要润滑油。润滑油是一种危险的消耗品,并且在一些地区(如美国加州)要求限制应用和适当处理,违规将被处罚。润滑系统通常会有泄漏。Honey-well也在它的微型燃气轮机上使用空气轴承,但是它在2000年秋退出了微型燃气轮机市场。它的一种商标为Parallon的75kW微型燃气轮机,除了在二手市场作为一种旧设备买卖外已经不再生产。

Capstone的数字动力控制设备(DPC,digital power controller),反映了微型燃气轮机工业对电力电子设备的应用,将其作为整个系统的一部分。随着其广泛应用,价格不断下降,稳定性不断增强,逐步得到公共电网等行业的理解和接受。融入数据处理中心来控制整个系统及其运行是一个明智的选择。主要挑战就是使控制软件标准化,可以让每个人都知道哪个版本的软件正在使用。版本控制和检索可以从标准化中得到。

Capstone公司是微型燃气轮机制造商中,第一个在不同的领域获得认证的公司。对于Capstone和整个微型燃气轮机而言,这是非常重要的。认证带来了知名度、认同度和对特殊技术及其制造商的标准化。当一家微型燃气轮机制造商被认证,预示着其他微型燃气轮机制造商也需要申请认证,产品相似的可能性就更大。本质上,一条路修好后,其他人就可以走,那么微型燃气轮机产业就有了可以达到理想目标和有价值的认证。这种认证将导致一项新技术作为一个标准被接受,这意味着不用单独测试每一台所生产的机器。这些认证还将帮助他们的微型燃气轮机选址、连接和获得许可。例如,美国加州能源委员会依据CPUC法规(Rule21)认证,将Capstone微型燃气轮机作为一个连接标准。同样,纽约州也将Capstone微型燃气轮机作为UL1741电网连接标准。

此外,Capstone的30kW和60kW微型燃气轮机发电机组,都在UL2200标准中列出,这是一个新的发电机组标准。同样,Capstone微型燃气轮机发电机组也适应国际标准CE和CSA。通过认证也能逐步带来利润。美国能源部(DOE)为微型燃气轮机工业的发展设立了基金,而Capstone公司是DOE先进微型燃气轮机系统(AMTS)计划中的一部分。Capstone公司接受了1000万美元资金,以发展200kW微型燃气轮机,其已经在2003年底上市,它的电力输出功率为200kW,效率为33%,制造成本为500美元/kW;在2008年CARB认证检测中,其NOx排放为8mg/m3,远远低于美国标准限值18mg/m3

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