未来能源大会
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碳中和产业融合发展与绿色金融
纯氢及掺氢内燃机发电解决方案助力可持续发展目标实现
周双桥 卡特彼勒
图片来自未来能源大会
周双桥：各位领导，大家下午好！卡特彼勒又来了。上午我们卡特彼勒北亚区的总经理做了卡特彼勒纯氢燃气发电机组的发布会，今天下午由我对于我们作为卡特彼勒发电机组，如何能够应用在纯氢的环境下，并且能够得到稳定的应用，在技术细节方面跟大家做一个沟通，从这一点看我们卡特彼勒这个公司现在对于我们国内的市场越来越开放，在公开的场合对卡特彼勒新的技术、新的应用做一个分享。
卡特彼勒是一家美国的公司，是全球非常知名的公司，大家了解更多的是卡特彼勒在工程机械这块的知名度，包括产品，在电视上，包括产品广告商的曝光率很高。其实卡特彼勒还有另外一个业务是在能源与交通领域，也是全球最知名或者市场占有率最高的企业之一。
燃气发电机组也是卡特彼勒非常知名的一个产品，在全球燃气发电领域的应用非常广泛，在天然气这块，我们在分布式能源，在三联供，包括数据中心的燃气发电机组，我们在美国的市场做得非常好。
在非常规天然气的领域，卡特彼勒的产品尤其突出，我们经常提到的瓦斯系，现在卡特彼勒瓦斯发电机组在甲烷浓度低到8%以上，我们都可以进行应用，垃圾填埋器发电、沼气发电、一些特殊气体，正由于卡特彼勒在这些非常规气体上技术的储备和多年的应用，所以在产品的可持续发展当中，随着国家“双碳”目标、全球减排的目标，包括人类的可持续发展，作为我们卡特彼勒全球有担当的企业，在氢能领域我们在很多年以前已经关注，并且进行了研发。
作为卡特彼勒燃气发电机组，我们有比较宽泛的产品系列，从2700千瓦到4500千瓦，我们在有将近几万台的设备在全年持续运行，关于卡特彼勒纯氢发电机组，上午我们领导做了发布会，我们3516H这个机型，目前讲我们在去年年底把这个产品在市面上和我们行业里面的客户、朋友做了一些沟通，实际上得到非常好的反馈，我们现在有很多的一些煤气化，包括原来煤化工行业，包括现在一些工业复产气行业里面，有很多客户已经开始向我们咨询，从我们工业图里面我们的纯氢发电机组可以在很多行业得到应用。
作为卡特彼勒这个纯氢的发电机组，我们实际上有几个关键指标和大家分享一下，一个是机组的3516H，35是卡特彼勒的一个机组的系列，16是16-，H是我们产品的技术系列，也代表了我们高功率、高效率、高稳定性的含义。
为什么首先推出3516H这个机型?这个机组实际上作为我们卡特彼勒在燃机上，在瓦斯机上都有这样的型号，这个型号已经得到35年的应用，在产品的稳定性上，包括使用成本方面，包括市面上我们维护的安全性方面，包括我们这个产品在市面上对技术的开放程度都是最高的，所以我们选择了一个成型的机组，在该技术上进行研发和提高。
目前我们基本上可以和大家非常明确地说，我们这款机型可以在100%的纯氢条件下进行应用，纯氢的条件下是零排放的应用，还有一个这个机型在整个生命周期里面运行成本是非常低的，我们3516这个机型在市面上号称卡特彼勒的机王。社会上，包括市场上大家都是非常认可的。
这里面讲了，卡特彼勒如何实现纯氢的应用，刚才我提到卡特彼勒的文化越来越开放，也越来越愿意把技术细节和大家做更多的分享，和行业做一些交流。我接下来把3516H为什么可以应用纯氢的发电机组，如何能够得到稳定的应用，在哪些技术方面进行了突破，进行了完善、更新和提高，在这方面和大家做一个细致的分享。
一个是我们应用在纯氢的发电机组，我们对燃气的压力要求是8公斤氢气的压力，采用的方式是氢气的喷射技术，大家知道氢气具有燃烧快、热值低、易回火等燃气的特性，所以在这个情况下我们采用了氢气的喷射技术，我们的燃气也好，燃油也好，都是燃气的结构，在氢气上我们同样做了相应的改进。
第二个做的改进就是主动式的气缸压力感应燃烧控制模式，我们开车经常会说爆缸，或者爆燃，我们开柴油机一样，汽油机也一样，都会面临这个问题，氢气会更加明显。在这个领域我们采用了全新的突破，不是振动传感器、爆振传感器来相应检测，而是对每个缸里面采用压力感应方式，对单缸进行控制，让燃烧控制更稳定。
第三点我们采用了更加精密的，或者反应速度更快的电子废气涡轮技术和涡轮增加器控制，由于这些响应速度更快，控制更精准，控制会更灵敏，使我们的发电机组对燃气的应用更宽泛，在3516H上，我们在这些细节方面做了一些技术的改良。
为了提高我们在氢气领域发电机组维修间隔时间，包括提高在线稳定率，包括提高我们设备的使用性能，降低我们的维护费用，在产品的技术开发方面，我们也做了大量的设计和改进。我们在发电机的钢套设计，为了降低积碳，延长缸套的使用寿命，在材料和加工方面做了一些非常新的设计。最终体现到技术指标上，我们发电机组的每千瓦耗油是0.085克，对于行业的概念是什么?也就是说这个指标和我们同行业目前所有品牌，哪怕是全球知名的进口品牌一样，同等技术条件比较，我们大概在行业里面这个指标是润滑油的消耗，每度电要节省30%。整个油品是发电设备运行过程当中消耗费用要占到一半，零配件和润滑油各占50%，润滑油节省了30%，所以在发电机组的运行维护费用降低将近15%。
还有特别大的好处，我们在气门间隙这块也采用了新的技术，我们采用了液压调节方式，我们经常自己开车，我们经常会说调整气门间隙，在这个领域我们开始应用了液压的自动调节器，这样我们气门调节间隙的保养时间延长4000小时，在没有采用技术之前，行业里面调整的时间差不多在1000-2000小时，我们可以想像用了我们卡特彼勒全新的发电机组，每年只需要停机一次到两次进行气门间隙调整，大大降低了维修工作量，降低了工人在线操作工作量。同时降低了我们检修的费用，提高了我们的在线运营时间。
在其他的天然气、瓦斯机方面，我们卡特彼勒的发电机组，连续运行小时数基本上在8000小时以上，采用了氢气一些新的技术，未来预计我们的连续小时时间会进一步得到延长。在安全方面我们也考虑了很多，氢气的回火是因为由于燃烧速度过快的特点引起的，氢气非常容易回火，在这个设计层面卡特彼勒做了非常多的改良，比较显著的一点，我们在每个气缸这里安装设计了助火器，这个技术和应用在行业里面是比较先进的，或者比较新颖的技术解决方案。这个方案来源是之前卡特彼勒在天然气、沼气，尤其是瓦斯，我们经常听说瓦斯爆炸，实际上我们卡特彼勒在发电机组，在国内瓦斯发电领域占有率要超过60%，实际上它的危险程度和氢气是带有同样安全的标准和要求，我们把以前应用成熟的技术，再应用在氢气的应用领域。我们的技术一个是成熟，一个是稳定，而且还可以确保在氢气使用领域的安全。
在这个技术里面给大家交流一下，我们的机型有几个点：
第一，初始投资比较低，刚才强调了维护费用比较低，发电设备和天然气设备价格略有提高，但是涨幅在可接受的范围内，刚才说的机型的零部件和结构，包括技术的应用，是在原有技术的基础上进行发展提升而来的，所以在设备的价格上目前在行业里面是非常有优势的。
第二，在1500转的纯氢发电机组功率里面，我们目前单机功率是最高的，发电效率也是比较高的，现在发电效率41%-42%。
第三，我们对于氢气的纯度要求相对低一点，硅氢也好，绿氢也好，包括煤化工的副产氢，氢气的纯度有些是99，根本达不到99.7，或者99.9氢气的品质。我们的内燃发电机组由于它对于气体有更宽的适应范围，我们对氢气品质的要求并不像燃料电池要求得那么高，包括对一氧化碳的要求，包括对于氯化氢的要求。
第四，启动加载速度会非常快，氢的燃料速度特别快，氢气的发电机组启动加载，包括启动会非常便捷，给我们的应用提供了很大的范围，我们在数据中心领域，包括我们在很多工厂里面，包括我们需要的场合里，氢气的内燃发电机组应用，我们发现在很多领域里面可以得到应用，尤其现在国家对于微电网的建设以后，对于能源要求本地供应化大的方向，很多企业都要求自发自用大的支持政策，尤其在很多煤化工企业，目前很多企业跟我们接触和联络。
第五，发电机组综合效率，不光可以发电，余热还可以得到利用，不光是零排放，余热还可以通过修冷机提供冷热电，在北方环境可以进行供暖，包括在南方可以制冷。通过联合循环的方式，我们的综合利用效率可以达到80.5%，这是非常好的技术整体解决方案。
第六，卡特彼勒的机组在行业里面有个特点，一个叫皮实，一个叫耐用，还有价格也不错。
我们的机组很大的特点是自带水泵、吸油泵、润滑油泵，全是集成化的，这得益于用卡特彼勒的发电设备，经常在比较恶劣的油田环境、海上环境、矿山环境，工程机械环境越恶劣的情况下，大家更愿意选择卡特彼勒的设备，这也是基于应用环境和应用的基础，所以在氢气领域里面，我们发现最近有很多用户要求卡特彼勒发电机组能不能实现快速启动。包括数据中心。当我的试电掉了以后，我才用卡特彼勒发电机组，卡特彼勒能不能作为完全替代的供能方案?这是我们目前正在探讨和即将进行应用的。这是卡特彼勒产品非常好的特点。所有的水泵、油泵全部内置，完全可以实现启动的要求。
第七，大修周期是八万小时，一年如果八千，那就是十年进行设备大修，也是由于大修周期的延长，使得我们的设备运行成本更低。我还想强调，卡特彼勒还有一个特点，我们所有的零配件再制造率，目前应该是超过了50%以上，在上海有工厂，卡特彼勒的产品使用成本是行业里面最低的，这基于我们有一个庞大的体系和技术支撑和相应的工厂建设。
最后一点，刚才我们说到是目前纯氢发电机组里面单机功率最高的，而且尺寸比较紧凑，占地面积小，我们的安装成本、土建成本也是最低的。这是我们3516H非常显著的产品优势。
我们还要强调一点，卡特彼勒实际上不会有纯氢的燃气发电机组，实际上在掺氢已经有非常成熟的应用，介绍了大概四个机型，从小的400千瓦，一直到4.5兆瓦，实际经验有从10%掺氢的技术开始，通过各种技术的演变和发展，从10%-80%的掺氢技术应用这块已经应用很多年了。刚才提到为什么要用氢气发电?非常显著的对社会的贡献来讲，实现零排放，降低温室气体排放。我们卡特彼勒在产品研发上，为整个全球，为整个社会，承担相应的社会责任这一块做出一定的贡献。
从这上面可以看到，随着掺氢的比例越来越高，排放越来越低，尤其当掺氢超过80%以后可以看到二氧化碳的排放会得到显著的降低，市面上会看到为什么有很多技术已经用了高炉煤气，或者其他的气体，可能有20%、30%、60%、80%的氢气，从80%-100%这就是一个突破，这个路线不一样。从排放的角度不一样，从80%-100%，二氧化碳的排放会得到显著的降低。作为燃气发电机组在行业里面的应用，作为我们的一些特点来讲，和所有的工业产品也是一样，包括我们的产品销售、售后服务，包括零件工艺、产品再制造、产品使用周期，各个不同的维度来讲，作为卡特彼勒在产品的设计初期都进行了360度全方位考量，给大家提供性价比更高的产品和使用稳定性更高的产品。同时，卡特彼勒进入中国已经40年了，我们一直不断地持续关注能源领域产品的研发和供应我们的产品，到现在为止为所有产品提供相应的产品支持和售后服务。
燃气发电机组这块我们卡特彼勒在全球的装机量超过了14608兆瓦，我们的产品台数大家看的比较多，不过多阐述，尤其刚才说在美国的案例，上午已经做过介绍，这边不过多介绍。还有一个是我们的3516H，我们的技术是非常成型的，非常成熟的产品，已经在我们国内的数据中心得到应用，包括4500千瓦在数据中心，这是我们单机功率4500千瓦在数据中心的应用，包括在机场方面。
这是给大家分享卡特彼勒3516H纯氢气产品技术特点，谢谢大家!
以上内容根据第四届未来能源大会实录进行整理，未经授权，请勿转载。
关于卡特彼勒
卡特彼勒公司是全球卓越的建筑和采矿设备、非道路用柴油和天然气发动机、工业燃气轮机和内燃机车制造商。卡特彼勒在各大洲开展业务，主要包括三大板块——建设行业、资源行业和能源与交通——并通过我们的金融产品部门提供融资和相关服务。 近 100 年来，我们一直在帮助客户建设一个更美好、更可持续的世界，并致力于为低碳的未来做出贡献。 我们的创新产品和服务以我们的全球代理商网络为后盾，提供卓越的价值，帮助客户取得成功。
卡特彼勒为农业和食品加工业、林业、温室、采矿、钻井、建筑、制造、油井维护、气体压缩和发电等行业提供动力及电力。我们的工业和商业燃气发电机组可使用多种气体燃料可靠运行，包括天然气、生物沼气、垃圾填埋气、污水沼气、高浓及低浓煤层气、焦炉煤气，以及100% 纯氢气和天然气25% 掺氢等燃料。在石油领域可用燃料包括石油伴生气、井口气等。我们构建耐用、低生命周期成本的电力系统，我们将这些电力系统与控制装置、排气系统、燃料系统、开关设备以及热电联产或冷热电三联供系统集成在一起，组成完整的能源供给系统。
第四届未来能源大会
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