这是从一个名为优化微型燃气轮机能源系统（Optimized Microturbine Energy Systems，OMES）的演示计划中得出的。这个计划由第五届欧洲框架工作计划提供部分资助。这个计划的时间从2001年9月到2004年5月，在各种不同的场合测试和演示一种100kW的微型燃气轮机，例如蒸汽发电机、温室中CO2的利用、制冷、传统CHP应用（学校、商业中心等），以及微型燃气轮机CHP组合系统。在芬兰、瑞典、丹麦、德国和爱尔兰都有应用。
1.微型燃气轮机发电机组（Koge，丹麦）
Energi E2在丹麦哥本哈根市北郊的Koge地区，安装了5台T100型微型燃气轮机发电机组，所有机组都是热电联供方式。这些机组是一项发电厂计划的一部分，由位于Kyndbyvarket的一家中心发电站进行统一监控、优化和远程控制。表6-3列出发电站两台微型燃气轮机发电机组的典型运行数据。
表6-3 发电站两台微型燃气轮机发电机组的典型运行数据
2.哥本哈根机场（2台，丹麦）
这个OMES微型燃气轮机，计划由两台以天然气为燃料的Turbec T100微型燃气轮机组成，安装在哥本哈根机场。在安装之前，结合已有的供热装置（燃气锅炉）和供电装置等进行了经济适用和可能性分析。
安装成本如下（除去增值税后每台CHP系统成本）；
微型燃气轮机（Turbec T100）80000欧元
建筑工作6500欧元
电7000欧元
气6000欧元
管道（水/通风/排放）17000欧元
仪表6500欧元
其他33000欧元
总计（每台）156000欧元
这个设备的运行是令人满意的。截止这个报告出来时，没有发生大的中断，几乎没有发生过预料外的停机。表6-4列出哥本哈根机场微型燃气轮机的性能参数。
表6-4 哥本哈根机场微型燃气轮机的性能参数
发电效率稍低于预期。如果水温再低一点，这个系统的整体效率将会有所提高。
3.Lynge M/R站（丹麦）
这是1995年5月安装的一台80kW。Turbec T100微型燃气轮机。其功能是生产热能为天然气减压（从80×105 Pa减至30×105 Pa）进行预热，产生的电能卖给当地电网。
这个系统的部分能量和排放数据已经记录下来。它采用水-乙二醇溶液作为热传输介质，这种溶液的比热容是纯水的88％。正因为如此，减少了热传输。如果涉及到效率的话，由于（6～8）×105 Pa的气压，减少的热传输部分地被抵消了，这就意味着不需要安装压缩机了。表6-5列出Lynge设备概况。
4.挪威Drammen和Forus Stavanger Statoil总公司的甲醇燃料系统
Statoil公司参加OMES计划的目标是：证明甲醇可以作为燃料，并且示范商业环境中的分布式小型发电系统。在某种程度上将甲醇介绍给燃料市场是一个挑战。如果能克服这个困难，将能够让大众像使用一般商业燃料那样使用甲醇。为了战胜这个困难，Statoil公司在工程和学术方面都做了很多工作。为了避免这个示范计划出现任何负面影响，Statoil公司实施了额外的安全措施。
表6-5 Lynge设备概况
在挪威，Statoil公司为OMES计划投资安装了两台以甲醇为燃料的CHP系统。这两个系统使用Statoil公司位于挪威Tjeldbergodden的工厂生产的甲醇作为燃料，而这些甲醇都是由天然气生产出来的。这样就为Statoil公司的策略提供了一个示范。该公司的策略是利用甲醇为没有天然气供应的地区提供天然气。
其中一个系统安装在挪威Stavanger Statoil总公司的能源中心，提供发电、制冷和制热。在这个应用中，一台以甲醇为燃料的Turbec T100微型燃气轮机，与一台制冷机一起安装在总公司的制热中心。Turbec T100的作用是为办公区提供电能，为热水系统提供热能，以及在夏季冷却制冷水系统。制冷系统与一台Broad吸收式制冷机结合使用，可以由T100产生的约165kW热能中生产95kW的冷气。图6-7是位于Stanger Statoil的微型燃气轮机及冷却设备。
另一个CHP系统安装在Drammen的一个住宅区的锅炉房中，生产热能和电能，热能主要由两台燃油锅炉提供。T100微型燃气轮机产生的热也输送至同一热水供热系统中。这个系统没有安装制冷设备。
Statoil公司为这两个系统设计和安装了一种新型甲醇燃料供应系统。对于Sta-toil公司来说，获取以甲醇为燃料的经验和甲醇发电效率、可靠性、可行性、排放以及经济性是非常重要的。
从T100使用甲醇作为燃料的试验中得出结论，就是微型燃气轮机非常适合冷-热-电联供（CCHP）应用。当T100使用液体燃料时，即使泵入液体燃料会消耗少量功率，但其效率比使用气体燃料时高。在设计液体燃料系统时，应避免合成材料与甲醇燃料发生接触。
T100应该有并网运行的能力，因此，这个系统作为分布式发电应用以及作为主动力电源和UPS应用有额外的价值。
5.Mariestad污水处理厂（瑞典）
2001年末，Mariestad污水处理厂安装了一台T100微型燃气轮机（见图6-8）。这台微型燃气轮机使用这家污水处理厂生产的沼气作为燃料。这台微型燃气轮机生产的热能和电能供应这个工厂内部使用，它代替的是一台老式燃油锅炉。
这家污水处理厂最初承诺可以每天生产800m3沼气，但实际产量每天为200～250m3，这导致微型燃气轮机实际运转时间非常少。沼气的供应量只有承诺的55％～60％，这相当于50～60kW，比T100微型燃气轮机的333kW的额定燃气输入量少得多。
图6-7 Stanger Statoil的微型燃气轮机及冷却设备
最初他们决定在供气量为200～250m3/天的情况下，微型燃气轮机以部分负荷运行。不幸的是，在调整了消化池以后，沼气产量仍然没有改善。这导致微型燃气轮机只能以20～25kW运行。
一个问题就是沼气很潮湿。解决的办法是增加一个脱水器。通常沼气生产是一个典型的不稳定过程，这导致气流不均匀。因此建议未来典型的沼气/CHP应用按以下方法来做：
1）名义上的沼气流要比T100要求的至少高20％～30％，也就是说名义上的气流必须超过400kW。在名义沼气产量低于350kW的沼气生产厂，不要安装T100型微型燃气轮机。T100必须以额定负荷持续运行，利用尽可能多的沼气。
图6-8 T100微型燃气轮机安装示意图
1—沼气室 2—T100 3—储存燃料 4—闪耀装置
2）如果沼气流不稳定，建议安装一个供热锅炉，利用多余的沼气燃烧供热。这个锅炉必须能够调节燃烧，这样才可以适应不稳定的气流。
尽管位于Mariestad的微型燃气轮机运行时间很有限，但最终的结论是微型燃气轮机在沼气应用方面有光明的未来。
6.Klitte温室（瑞典）
已经有证据证明在温室中，用CO2施肥可以使生长率提高15％～30％。大气中CO2含量大约是350×10－6，但如果CO2含量达到（700～1200）×10－6时，可以显著地提高生长速度，这在很多研究中都已经提到。如果没有CO2供应，温室中CO2含量就会降到室外的水平，因为温室中的作物会消耗CO2，这会导致生长速度降低。
传统燃气机的废气会通过管道导入温室中，当然传统燃气机也会用来发电。但是它排放的废气需要进行过滤和高度稀释才能利用。
近年来，低排放和高效率的微型燃气轮机的发展，使得它可以用于温室CO2施肥。微型燃气轮机相对传统燃气机低得多的NOx、CO和UHC排放，使它非常适合应用于温室CO2施肥。
这台T100微型燃气轮机安装在现有的锅炉房中，安装了一个新的利用微型燃气轮机废气的CO2分配系统。温室中UHC（未燃烧碳氢化合物）、CO、NO、NO2和CO2含量都很好地符合排放标准。表6-6列出了各种废气和温室气体成分的含量。
表6-6 各种废气和温室气体成分的含量（体积分数）
这台T100微型燃气轮机非常适合在CO2施肥中应用。从能量效率的角度来看，CHP应用和CO2施肥都是高效率的，能量利用率接近100％，而且仅有的损失是压缩机（＜5kW）和通风设备（5～10kW）所消耗的功率。
7.Kavlinge公司的CHP系统
这个微型燃气轮机是作为一个包括两台锅炉的供热系统的一部分来应用的。当供热需求增加时，这个微型燃气轮机CHP系统作为锅炉供热的补充。产生的电能卖给当地电网或者供应该建筑内用电。
图6-9 Kavlinge设备电效率
对CHP系统进行了精确的测试，结果见表6-7。图6-9和图6-10示出了Kav-linge设备的电效率和热效率。
表6-7 Kavlinge精确测量结果
这里，电效率范围是25％～30％，但是当更换了原型机和活塞式压缩机后，电效率明显提高。使用原型机时平均效率为28.4％，而在2002年2月27日之后，效率上升到29.4％。
在整个应用期间热效率范围为40％～50％，使用原型机时平均热效率为46.4％，而在2002年2月27日之后，这个效率上升为47.2％。很明显，原型机的热效率性能更好。
8.芬兰Otaniemi的VTT处理
2002年11月，芬兰Ota-niemi公司在VTT处理中安装了Turbec T100设备。这个设备主要用于为VTT处理过程提供电能和热能。最初这个系统与供电系统连接，后来在OMES计划中它又加上了一个吸收式冷却设备。
从2003年5月起，T100微型燃气轮机已经运行了9400h，在这期间进行了179次起动运行。表6-8列出VTT设备参数。
图6-10 Kavlinge设备热效率
表6-8 VTT设备参数
当微型燃气轮机在满负荷115kW和100kW运行时它的排放非常低；但是当负荷降低时它的排放明显增加，仅NOx的排放不随负荷的变化而变化。在小负荷时的高排放，主要原因是燃料燃烧不完全。如果要达到高效率和低排放，微型燃气轮机就必须以接近额定负荷来运行。表6-9列出了VTT设备排放测量结果。
表6-9 VTT设备排放测量结果（体积分数）(www.daowen.com)
9.德国汉堡商业中心的热电联供系统
这个系统于2002年9～10月间安装。安装在靠近办公区的一个适当箱子中，这样便于为用户供电和供热。图6-11示出微型燃气轮机机架。
在德国安装这个系统比在瑞典经济性更好。评估的重要因素包括电价、天然气价格、每年的运行及供热费用。
这个系统的主要部分包括Turbec T100微型燃气轮机、Copeland压缩机、过滤器和进气管。箱子里有管道和风扇用来通风，一个100L的容器和其他管道用来连接天然气、水、排气等。还有一个计量槽和两台计算机用来釆样和传送信息。
由于这个系统安装在箱子里，所以它还包括下列一些特殊措施：
图6-11 微型燃气轮机机架
1）空气入口的消声器。
2）箱子的降噪。
3）箱子的通风。
4）由外部控制的安全停止器。
5）天然气安全排放管。
6）烟囱。
箱子的内壁安装了用来降低噪声的石棉和带孔的薄片。箱子的门由吸音材料紧密包裹。
规定的最大噪声等级为45dB（A）。由于这个系统安装在非常靠近用户的地方（距离为0.5m），因此安装箱由吸声材料隔绝，并且在通风口安装了消声器。测得的噪声为43dB（A）。
10.爱尔兰Limerick的Coop Society公司
这个示范项目安装在爱尔兰西部Limerick的一家工厂里，采用T100微型燃气轮机系统为这家工厂提供热能和电能。当用电量过大时，微型燃气轮机系统再为该工厂提供蒸汽和电能。这家位于爱尔兰Limerick的公司生产纸板，所以全年都需要蒸汽。这个系统用来生产蒸汽和暖气。设置最大技术参数如下：预热助燃空气45℃，7500m3/h；输出热空气63～67℃，2200m3/h。
图6-12是ICS安装示意图。安装这个系统很复杂，导致供热和换气用的换热器交织在一起。当不用空气换热器时，这个系统的通风空气就用来加热供暖设备，而预热空气用于蒸汽锅炉的燃烧。最后排气穿过墙壁输送到任何CHP设备中。如果风扇不运行（蒸汽锅炉不运行），则有可能绕过风扇。
这个系统的发电效率达到预期目标而热效率（热水）却远低于期望值。这是因为供应热水的温度差只有5～7℃，而且要求三倍的流动率以达到输出量的期望值，但是因为高压泵中可能会产生气穴现象，所以这并不是一个好办法。
图6-12 ICS安装示意图
1—T100燃气轮机 2—给水箱3—蒸汽锅炉 4—空气换热器
当因为最初的高压降而增加空气换热器时，会导致忽视体积热交换。而当输出热水如此少时增加的空气换热器又带来了好处，因为许多损失会从空气换热器中挽回，并且让整体效率达到要求。
2002年，爱尔兰都柏林的圣约翰教会医院安装了一台T100微型燃气轮机，这台微型燃气轮机生产的电能和热能都用于这家医院。这个系统除了提供热水供应外，还安装了一个二次换热器用于生产额外的热能，这个热能用来预热生活用水。图6-13示出了SJOG安装T100微型燃气轮机示意图。
安装成本如下：
微型燃气轮机 80000欧元
安装费用 63950欧元
OMES测量仪器 13500欧元
总费用 157450欧元
这个安装成本增加了20000～30000欧元，主要是因为参加了OMES计划，后来又增加了SJOG设备。
2003年的平均电价为0.11欧元/（kW·h）；天然气价格为0.0192欧元/（kW·h）。这个系统每天运行15.5h，每年365天就是运行5660h。每年各项的价值如下：
图6-13 SJOG安装T100微型燃气轮机示意图
发电量 5560×115×0.11欧元＝71559欧元
生产热能 5660×150×0.0192×1.1欧元＝17931欧元
购买天然气 5660×393×0.0192欧元＝42708欧元
维护费用 2000欧元/年
由以上数据可以看出，只需3.5年就可以收回成本。
12.爱尔兰Limerick的SAS Radisson酒店
2003年初，位于爱尔兰东部Limerick的SAS Radisson酒店安装了一台T100微型燃气轮机，为该酒店提供电能和热能。这家酒店拥有154个房间、一个娱乐中心和10000m2的会议大厅。图6-14为该酒店安装T100微型燃气轮机示意图。
在白天的用电高峰期，这台T100微型燃气轮机为酒店提供热能和电能。预计每年运行4000～5000h，大约需要进行200～300次起动。SAS Radisson最初拥有两个分开的供热系统。中央暖气系统由两台600kW的锅炉运行，为娱乐中心和旅馆提供暖气。另一套供热系统是一个家用热水系统，提供淋浴和厨房用热水。这套系统由三台直接燃气加热设备分别加热。在CHP结构中，CHP系统产生的185kW热能供应以下两个主要的热消耗中心：
1）CHP系统为酒店的中央暖气系统提供热水。
2）CHP系统产生的热能通过一个换热器传到家用热水系统，而这个换热器通过三个新的绝缘DHW储存容器与中央暖气系统连接。
现有的锅炉房已经被锅炉、热水器和管道塞满了，最后把T100微型燃气轮机安装在锅炉房的房顶。由于安装空间非常有限，因此T100微型燃气轮机安装得很坚固。
这个计划包含20～200kW功率范围内，基于MIT的热-电联供应用。主要从科技观点和其他针对微型燃气轮机市场潜力的研究中，评估微型燃气轮机的市场潜力。
图6-14 SAS Radisson酒店安装T100微型燃气轮机示意图
微型燃气轮机最有潜力的市场是热电联供应用，包括酒店、学校、医院、办公楼、公寓楼、运动中心、室内游泳馆、超市，以及商业区（满足供热和供冷需求的冷-热-电联供）、温室（冷-热联供和CO2施肥）、洗衣店、污水处理厂、确定有热需求的小型和中型企业，或者是一些特殊过程的综合工业应用。
在一些工业过程中，综合微型燃气轮机能够得到很高的能量效率。比如：直接干燥或附带辅助烘烤应用，能获得很高的附带发电效率；或者是在温室中排气直接用于加热和CO2施肥。在这些应用中，天然气和电力的成本优势是非常明显的。但是，这种有希望的“特殊应用”的市场潜力非常有限。
没有或只有很少电力供应的地区，以及那些需要提高电网能力的地方，都是非常有潜力的市场。
需要长时间供暖的地区和人口稠密的地方，同样也是潜在的市场。如果那里的供热系统已经很完善，那么基于相对较大CHP系统的高效率的供热体系，会在技术和经济性上更有竞争力。
为了更早地收回成本，微型燃气轮机CHP系统需更长时间地运行，每年满负荷运行3000h是最低限度。这个最低限度给基于基本负荷和热储存能力的热需求设置了一个限制，并且还限制了适用地点。
但是，目前这种崭新的、还未成熟微型燃气轮机技术，必须降低它的安装成本和检查维护成本，或者电价与天然气价格之间的差距必须拉大，这样才能让基于微型燃气轮机的CHP系统，相对于现有的能量系统更有经济性，才有可能替代现有系统。近期，这项新技术必须有更深入的改进，并且必须降低安装成本。
随着欧洲能源市场更加自由，电价和燃料价格之间差距有希望进一步拉大。但是突破瓶颈可能需要很长时间，尤其在电力系统。
欧洲未来十五年内，在商业、工业和住宅领域，对基于微型燃气轮机CHP系统的需求预计大约为950000台，总装机容量为57GW，平均每台微型燃气轮机的功率为60kW。
在工业领域（并不集中于CHP系统），预计潜在的市场主要是冷-热-电联供、直接驱动和销毁挥发性有机物（volatile organic compounds）等应用。但是在期待商业上的突破之前，这种综合应用需要更完善、更成熟的技术，并且生产大量的产品。
澳大利亚纽卡斯尔大学第一次成功商业化地运用气体作为燃料的微型燃气轮机，帮助人们认识了微型燃气轮机在经济和环境上的好处。该30kW的微型燃气轮机用于纽卡斯尔大学医学科技大楼的热-电联供。
一个高效率的能量系统，从一种燃料产生电能和可利用的热能，它能提供显著的经济和环保效益。因为它将其他方面浪费的热量转化为有用的能量。由于它的高效率，二氧化碳排放和操作费用可以适当地减少。
微型燃气轮机代表了热-电联供设备在能量技术上的下一轮浪潮。由美国生产的微型燃气轮机发电机，可以用很多种气体和液体燃料。除了用于热-电联供外，它还可以用于主要电源、备用和应急电源。另外，区别于传统的用于热-电联供的气体燃料发电机，微型燃气轮机独特的优势之一，就是它的即插即用功能。它有一个随机携带的连接到电网的控制单元，因此不需要其他的设备，这样就降低了成本。澳大利亚纽卡斯尔大学的微型燃气轮机热-电联供基本资料见表6-10。
表6-10 微型燃气轮机热-电联供基本资料
微型燃气轮机通常维护保养费用低。这是由于它只有一种移动部件，一个基于空气轴承运行的轴，所以它不需要润滑油以及重大的维修；用于微型燃气轮机最初点火的火花塞只需每两年更换一次。
纽卡斯尔大学正考虑微型燃气轮机安装的选择权，当时他们与纽卡斯尔城市委员会有一个谅解备忘录。
为了使得这个1500万美元的项目最终可行，委员会提交可持续能源发展总署（SEDA）批准，建立了一个NSW政府代理机构来帮助NSW降低可导致温室效应气体的排放，提供大概8万美元来论证低温室效应气体排放技术和微型燃气轮机的优点，澳大利亚能源部也支持这项工程。
有了这些支持和投资基金，纽卡斯尔大学定制了微型燃气轮机，并且制定了一个关于安装的简单的工程计划。
设备工作时间为周一至周五的每天上午7点至11点，微型燃气轮机每天发电23kW，这些电能可以一部分提供给医学科技楼的空调系统，同时浪费的热量被回收转化为热水，提供给家庭热水供应系统，并为空调系统提供热量。
微型燃气轮机可以每年为纽卡斯尔大学减少100t温室效应气体排放，同时节约电能折合5000美元。
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