微型燃气轮机的雏形可追溯到20世纪60年代，但作为一种新型的小型分布式能源系统和电源装置的发展历史则较短。1995年在美国动力年会上，Allied Signal、Capstone与Elliott公司展示了25～75kW微型燃气轮机样机，其后发展迅速，每年均有样机推出。目前已有多种产品进入市场。例如，Honeywell（Allied Signal）公司的75kW产品，Capstone公司的30kW和60kW产品，Elliott公司的45kW和80kW产品，Ingersoll Rand（Northern Research and Engineering Company）有30～250kW的几种微型燃气轮机产品，GE有75～350kW的产品，英国Bowman公司有35～200kW的产品。其他公司如Allison Engine Company，Williams International，Teledyne Continental Motors，Volvo，ABB，Toyota，IHI和川崎等公司也已经开发出微型燃气轮机产品，并开始进入国际市场。

目前国际市场微型燃气轮机产品的主要性能见表6-1。

表6-1 国外微型燃气轮机产品的主要性能

带有回热、变频、高速电机等设施，微型燃气轮机的效率达到25％～29％（研制目标为40％）；冷、热、电（Cooling，Heating，Power）能量利用率达70％～90％；污染物排放NO_x不高于9×10^－6；功率范围为数十至数百千瓦。

图6-1示出Capstone微型燃气轮机发电机组结构。其主要部件包括离心式压缩机、单筒形燃烧室、向心式涡轮机、回热器及发电机。

微型燃气轮机以径流式叶轮机械为技术特征，采用回热循环大大增加了微型燃气轮机的竞争力。微型燃气轮机发电机组具有下列四项主要特征。

1）微型燃气轮机。这种非常小的高速燃气轮机是采用了简单的径向设计原理，与大型的工业用燃气轮机复杂的轴向设计相比，结构更加简单可靠。恒温运行排除了使用高成本的尖端材料。与往复式内燃机相比，维修成本更低、振动更小、排放更低、结构更紧凑。微型燃气轮机的主要优点是单级径向压缩机、低排放环型燃烧器、单级径向涡轮机、压比4∶1、空气轴承（或双润滑油系统轴承）。

2）高速交流发电机。发电机和微型燃气轮机同轴，由于它非常小，可以装进微型燃气轮机机械装置中，组成一个紧凑的高转速交流发电机。这种装置不需要减速器，交流发电机同样又可作为一个起动电动机，以进一步减小发电机组的体积。

3）高效回流换热器。高效、低成本、耐用的换热器，用来增加燃气轮机的效率，使其达到可以和往复发电机组系统竞争的程度。其功能是先预热燃烧室使用的空气，减少燃料消耗。回流换热器采用不锈钢制成外壳，寿命长，效率可达90％。燃气轮机的效率则可从18％达到30％。

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图6-1 Capstone微型燃气轮机发电机组结构

4）功率逆变控制器。交流发电机的电力输出频率是1000～3000Hz，必须转换成50Hz或60Hz。一个由微处理器控制的功率调节控制器可进行输出频率转换，也可调节成其他输出频率，以便提供不同质量和特性的电能。功率调节控制器可根据负荷的变化调节转速，也可根据外部电网负荷变化运行，或可作为独立系统运行，还包括远程管理、控制和监测。

由于微型燃气轮机系统有以上显著的特点，使得微型燃气轮机的应用很广，可以用于分布式发电及冷-热-电联供系统、汽车混合动力系统，以及微型燃气轮机-燃料电池联合系统等。

美国、日本和欧洲国家都在进一步加强新一代微型燃气轮机系统的研究、开发和应用。美国国家能源部（DOE）已制定了2000～2006年度财政计划项目“先进微型燃气轮机系统”。该项目共投资1.63亿美元，研制的微型燃气轮机系统的功率范围为25～1000kW。带回热的微型燃气轮机效率和寿命都有很大的提高。新一代微型燃气轮机系统主要是针对实现以下几个性能目标：

1）高效率。发电效率至少达到40％。

2）环保优势。对于天然气系统，在实际工作范围内NO_x排放低于7×10^－6。

3）耐用性。大修间隔11000h，设计寿命达到45000h。

4）经济性。系统成本低于500美元/kW，单位电力成本与其他形式（包括公共电网）相比具有竞争力，可以选择多种燃料：天然气、柴油、乙醇、掩埋垃圾产成的气体，以及微生物法得到的液体或气体形式的燃料。

美国科技部制定了先进微型燃气轮机系统研发的目标，在2002～2005年财政年度研制的微型燃气轮机整机技术指标达到设计功率100kW，带回热时发电机效率不低于29％，燃用天然气时NO_x排放（折算含氧量15％）低于9×10^－6，燃用轻柴油时小于35×10^－6，噪声小于65dB（10m），系统连续可靠运行时间为400h（平均负荷率不低于80％），热-电-联供热效率达到80％以上，工艺达到小批量生产要求，技术经济指标不低于国际市场上2000年的水平，产品在国际市场上具有竞争力。