柴油发电机组

柴油发电机，英文：Diesel generator，简称：DG，也称为柴油发电机组，是柴油发动机与发电机（通常是交流发电机）的组合以产生电能。这是engine-generator的一个特例。柴油压燃式发动机通常设计为使用柴油燃料运行，但有些类型适用于其他液体燃料或天然气。

一台150kVA的康明斯柴油发电机临时停在埃及的一个旅游胜地

柴油发电机组用于未连接电网的地方，或在电网发生故障时用作应急电源，以及用于更复杂的应用，例如调峰、电网支持和输出到电网。
柴油发电机的适当尺寸对于避免低负载或电力短缺至关重要。现代电子产品的特性，特别是非线性负载，使尺寸调整变得复杂。在50MW及以上的尺寸范围内，开式循环燃气轮机在满负荷时比一系列柴油发动机更高效，而且更紧凑，资本成本相当；但是对于常规的部分负载，即使在这些功率水平下，柴油阵列有时也比开式循环燃气轮机更受欢迎，因为它们具有卓越的效率。
柴油发电机组
柴油机、发电机和各种附属装置（如底座、顶篷、消声器、控制系统、断路器、夹套热水器和启动系统）的成套组合称为“发电机组”或“发电机组”“简称。
套装尺寸范围从8到30kW（也可以从8到30kVA单相)适用于家庭、小型商店和办公室，配备8kW(11kVA)至2，000kW（2，500kVA三相）的大型工业发电机，用于大型办公大楼、工厂和其他工业设施。
一个2，000kW的机组可以装在一个40英尺（12m）的ISO集装箱中，该集装箱带有油箱、控制装置、配电设备以及作为独立发电站或备用电网供电所需的所有其他设备。这些单元称为功率模块，是重达85，000磅（38，555千克）或更多的大型三轴拖车上的发电机组。

油轮上的柴油发电机

这些模块的组合用于小型发电站，每个功率部分可能使用1到20个单元，这些部分可以组合成数百个功率模块。发电厂。还存在许多选项来定制特定需求，包括用于自动启动和电源并联的控制面板、用于固定或移动应用的声学顶篷、通风设备、燃料供应系统、排气系统等。
柴油发电机不仅用于应急电源，而且还可能具有在高峰期或大型发电机短缺期间向公用电网供电的次要功能。在英国，该程序由国家电网运行，称为STOR。
船舶还经常使用柴油发电机，有时不仅为灯、风扇、绞盘等提供辅助动力，而且还间接用于主推进。通过电力推进，发电机可以放置在一个方便的位置，以便携带更多的货物。船舶的电力驱动是在第一次世界大战之前开发的。二战期间建造的许多军舰都指定了电力驱动，因为与制造电气设备的能力相比，大型减速齿轮的制造能力供不应求。这种柴电布置也用于一些非常大的陆地车辆，例如铁路机车。
发电机尺寸
发电机组的选择基于它们打算提供的电力负载、电力负载的特性，例如kW、kVA、var、谐波含量、浪涌电流（例如电机启动电流）和非线性负载。还必须考虑预期的工作负载（例如紧急、主要或连续电源）以及环境条件（例如海拔、温度和废气排放法规）。
大多数大型发电机组制造商提供的软件将通过简单地输入现场条件和连接的电气负载特性来执行复杂的尺寸计算。
发电厂——电气“孤岛”模式
在没有连接到电网的情况下运行的一台或多台柴油发电机被称为以孤岛模式运行。并行运行发电机提供了冗余的优势，并且可以在部分负载下提供更好的效率。该工厂根据系统在给定时间的需求使发电机组上线并使其下线。用于孤立社区主要电源的孤岛发电厂通常至少有三台柴油发电机，其中任意两台额定承载所需负载。多达20人的团体并不少见。
发电机可以通过同步过程电气连接在一起。同步包括在将发电机连接到系统之前匹配电压、频率和相位。连接前未能同步可能会导致高短路电流或发电机或其开关设备的磨损。同步过程可以由自动同步器模块自动完成，或由受指导的操作员手动完成。自动同步器将从发电机和母线电压中读取电压、频率和相位参数，同时通过发动机调速器调节速度或ECM（发动机控制模块）。
负载可以通过负载共享在并行运行的发电机之间共享。负载分配可以通过使用由发电机频率控制的下垂速度控制来实现，同时它不断调整发动机燃料控制以将负载转移到剩余的电源或从剩余的电源转移。柴油发电机在其燃烧系统的燃料供应增加时将承担更多负载，而如果燃料供应减少，则负载被释放。
支持主要公用电网
除了在停电期间作为电源的众所周知的作用外，柴油发电机组还经常以两种不同的方式支持全球主要电网：
网格支持
紧急备用柴油发电机，例如用于医院和自来水厂的柴油发电机，作为次要功能，在美国和最近在英国广泛使用，以支持各自的国家电网，原因有多种.在英国，被称为短期运营储备的招标价格波动很大，从2012年开始，主要使用现场柴油的需求方参与量随着招标价格的下降而下降。
有时使用大约0.5GWe的柴油来支持国家电网，其峰值负荷约为60GW。这些装置的尺寸范围为200kW至2MW。例如，这通常发生在大型传统660兆瓦电厂突然停电或电力需求突然意外上升侵蚀可用的正常旋转储备期间。
这对双方都有利-柴油已因其他原因购买；但要可靠需要经过充分的负载测试。网格并行是一种方便的方法。这种操作方法通常由管理发电机操作以及与系统操作员交互的第三方聚合器进行。
在某些情况下，这些柴油机可以在两分钟内快速启动和运行，不会对现场造成影响（办公室或工厂无需关闭）。这比基本负荷发电站要快得多，后者可能需要12小时才能从寒冷中解脱出来，也比燃气轮机要快得多，后者可能需要几分钟。虽然柴油在燃料方面非常昂贵，但它们每年仅在此任务中使用几百小时，并且它们的可用性可以防止需要在部分负载下连续低效运行的基本负载站。使用的柴油燃料是无论如何都会用于测试的燃料。
在英国，国家电网通常可以依靠在预期的国家需求高峰期通过每年约10至40小时自行调度备用柴油机来减少约2吉瓦的客户需求。国家电网不控制这些柴油机——它们由客户运行以避免“三合会”传输网络系统使用(TNUoS)费用，这些费用仅在国家需求高峰的三个半小时内对每个站点的消耗征收。国家需求高峰的三个半小时（“三合会”时期）何时会是预先未知的，因此客户必须在一年中运行他的柴油机半小时，而不是仅仅三个半小时。
英国可靠运行的备用发电总容量估计约为20吉瓦，几乎全部由柴油发动机驱动。这相当于英国系统峰值的近29%，尽管只有很小一部分会同时发电。大多数工厂用于大型办公大楼、医院、超市和各种需要持续供电的设施，例如机场。因此，大部分位于城市地区，特别是城市和商业中心。据估计，大约10%的电站超过1MW，约50%在200kW-1MW范围内，其余40%低于200kW。尽管它正在增长，但据信只有非常小的一部分定期用于削峰，绝大多数仅用于备用发电。
英国正在越来越多地使用柴油发电机组（称为“柴油农场”），以平衡风电场等可再生能源的波动输出。与英国短期运营储备金类似的系统在法国运行。它被称为EJP；在电网压力时，特殊关税可以调动至少5吉瓦的柴油发电机组可用。在这种情况下，柴油机的主要功能是将电力馈入电网。
在与电网同步的正常运行期间，动力装置受5%的下垂速度控制。这意味着满载速度为100%，空载速度为105%。这是电网稳定运行所必需的，不会出现发电厂的波动和辍学。通常速度的变化很小。功率输出的调整是通过增加离心调速器上的弹簧压力慢慢提高下垂曲线来进行的。一般来说，这是所有发电厂的基本系统要求，因为新旧发电厂必须兼容以响应频率的瞬时变化，而不依赖于外部通信。

发电成本

典型运营成本
燃料消耗是电力应用的柴油工厂拥有和运营成本的主要部分，而资本成本是备用发电机的主要关注点。具体消耗量各不相同，但现代柴油工厂将在其接近最佳的65-70%负载下，每升至少产生3kWh（约30%的燃油效率比）。

发电机选型和额定值

评分
发电机必须可靠且无损坏地提供所需的预期功率，这可以通过制造商为特定发电机组型号提供一个或多个额定值来实现。作为备用发电机运行的特定型号的发电机每年可能只需要运行几个小时，但作为主发电机运行的同一型号必须连续运行。运行时，备用发电机可以在预期的短运行时间内以指定的过载运行，例如10%的过载。相同型号的发电机在备用服务时的额定值将高于连续工作时的额定值。制造商根据国际公认的定义对每组进行评级。
这些标准评级定义旨在允许制造商之间进行有效比较，以防止制造商错误评价他们的机器，并指导设计人员。
发电机额定值定义
待机额定值基于适用于在正常电源中断期间提供应急电源。此额定值没有持续过载能力。（相当于符合ISO3046、AS2789、DIN6271和BS5514的燃油停止功率）。名义上的评级。

典型应用-

医院、办公室、工厂等的应急发电厂。未连接到电网。

Prime（无限运行时间）评级

：不应用于建筑电力应用。输出可无限期变化负载。典型的峰值需求100%的主要额定ekW和10%的过载能力，用于紧急使用，最多12小时。10%的过载能力在有限的时间内可用。（相当于符合ISO8528的主功率和符合ISO3046、AS2789、DIN6271和BS5514的过载功率）。此额定值不适用于所有发电机组型号。

典型应用

——发电机是偏远采矿或建筑工地、游乐场、节日等的唯一电源。

基本负载（连续）额定值基于

：适用于为恒定负载连续供电，直至无限小时的全输出额定值。此额定值没有持续过载能力。请向授权经销商咨询评级。（相当于符合ISO8528、ISO3046、AS2789、DIN6271和BS5514的连续功率）。此等级不适用于所有发电机组型号

典型应用

-运行连续不变负载的发电机，或与电源并联并以每年8，760小时的最大允许水平连续供电。这也适用于用于调峰/电网支持的设备，即使这可能每年仅发生200小时。例如，如果在特定设置中待机额定值为1000kW，则主功率额定值可能为850kW，而连续额定值为800kW。然而，这些额定值因制造商而异，应从制造商的数据表中获取。
通常情况下，一套设备可能会获得铭牌上印有的所有三个评级，但有时它可能只有一个备用评级，或者只有一个主要评级。
尺码
然而，通常是必须连接的最大负载的大小和可接受的最大电压降决定了设定的大小，而不是额定值本身。如果需要该组来启动电机，则该组必须至少是最大电机的三倍，通常首先启动。这意味着它不太可能在接近所选集合的额定值的任何地方运行。
许多发电机组制造商都有软件程序，可以为任何给定的负载组合正确选择机组。大小取决于现场条件以及将由发电机组供电的电器、设备和装置的类型。
燃料
柴油以柴油机命名，反之则不然；柴油发动机只是压燃式发动机，可以使用各种不同的燃料运行，具体取决于配置和位置。在可以连接燃气网的地方，经常使用燃气，因为燃气网在几乎所有停电期间都将保持加压。这是通过在进气中引入气体并使用少量柴油燃料进行点火来实现的。可以立即实现转换为100%柴油燃料运行。
在更多的农村情况下，或者对于低负荷系数的工厂，从原油中提取的柴油是一种常见的燃料；它比重油更不容易结冰。耐力将受到坦克大小的限制。柴油发动机可以使用各种原油馏分，从天然气、酒精、汽油、木气到燃料油，从柴油到在室温下像猪油一样便宜的残渣燃料，必须加热才能使它们能够流下燃油管路。
较大的发动机（从大约3MWe到30MWe）有时会使用来自精炼过程结束的重油，主要是焦油。保持燃料油加热以使其能够流动，同时减轻燃料过热引起的火灾风险，这略微增加了复杂性，这使得这些燃料对于较小的、通常是无人值守的发电站来说不受欢迎。
其他可能的燃料包括：生物柴油、纯植物油、动物脂肪和牛脂、甘油和水煤浆。这些应谨慎使用：由于它们的成分，必须对发动机进行适当调整，否则会对发动机寿命产生不利影响。例如，使用水煤浆燃料的发动机通常用更大的喷射器进行改进，以允许在所需的第二次的短时间内喷射更高密度的燃料。
其他高粘度燃料，如牛脂、植物油或石蜡如果燃料被预热以将其粘度降低到标准柴油燃料的范围，则可以与标准燃料喷射器一起使用。由RudolfDiesel为1900年世界博览会设计和制造的发动机是用花生油作为燃料的，而不是像大多数使用他的系统的现代发动机那样的石油产品。