NEC锂电池柴油发电机组功率选择研究

摘要：柴油发电机组，是机动灵活且高效经济的发电设备，广泛应用于工业生产，以及重要建筑和设施的应急电源或者备用电源，在一些特殊场所，也有可能作为正常电源来使用。怎样依据用电负荷的特性，经济合理地挑选柴油发电机组的功率呢，这关系到机组能不能满足使用需求，甚至会影响机组的使用寿命。然而，国内外不同的厂商和用户，对于柴油发电机组功率的标定和认识，存在着千差万别的情况，给工程设计中柴油发电机组功率的选择，带来了极大的困扰。本文先是分析了国内外权威标准里的相关定义，接着结合了国内外工程设计当中的惯用术语，从而厘清概念，之后又结合实际使用条件，在此基础上分析柴油发电机组功率的选择方法。

关键词：柴油发电机组；功率；定额；选择

引言

社会在发展，科技于进步，我国电网规模以及可靠性持续在提升，大规模把柴油发电机组用作主要电源的情形已然极为少见。但因工业生产还有大型民用建筑里的消防应急要求持续提高，医疗、通信、互联网、金融等对供电可靠性要求较高的行业高速发展，柴油发电机组作为应急电源或备用电源的首选设备依旧发挥着不可替代的作用。在一些偏远地区以及国家，柴油发电机组也时常会被用于局部地区的正常电源 。于工程建设里，以经济合理之方式去挑选柴油发电机组的标称功率，此属于确保柴油发电机组能够经济、稳定以及有效运行的关键所在。

其所构成的柴油发电机组是由柴油发动机、发电机（电球）以及配套控制部分所组成的，其中柴油发动机作为原动机，借助柴油发动机把柴油燃烧产生的热能转化成动能，之后是通过发电机（电球）将动能转化为相关电能。发电机组的功率指的是发电机端子处为用户负载输出的功率，此功率并不包括基本独立辅助设备所吸收的电功率。柴油发动机、发电机、柴油发电机组的功率在对应的规范和标准当中有各自独立的功率标称种类 。在柴油发电机设备持续发展至成熟的进程里，有着不同专业背景的设备厂商以及用户，对于机组标称功率的认知各不相同，像文献[1]里就曾针对这个问题提出过疑问。常用功率、主用功率、备用功率、持续功率、基本功率、限时运行功率与应急备用功率等各类概念，使人目不暇接，至于有些厂商还会提及1h功率以及12h功率的概念。对于标称功率的诸多说法以及标定，给工程设计在正确认识与选择发电机组标称功率方面造成了极大的困扰。本文历经诸多的调研探究，细致地阐释提及了柴油发电机组相关联的功率概念，且给出了功率定额的挑选方式，用以给工程设计里柴油发电机组功率的挑选予以参考 。

1、柴油发电机组功率的标称

对柴油发电机标称功率限定产生疑问，是因大量调研分析后，发现柴油发动机标称功率所依国标GB/T6072.1 - 2008，与柴油发电机组标称功率所依国标GB/T2820.1 - 2009中，标称功率定义有别。柴油发电机组厂商宣传产品时，常把柴油发动机概念用于柴油发电机组上，普通用户很难切实知晓二者区别与联系，甚至形成错误认知。接下来，详细地就国标里，针对柴油发动机，以及柴油发电机组功率，展开不一样的标称说明 。

1.1国标中相关功率的标称

柴油发动机，属于内燃机的一种类别，要契合GB/T6072.1 - 2008《往复式内燃机性能第1部分：功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法通用发动机的附加要求》的规定，该标准等同采用ISO3046 - 1:2002，GB/T6072.1 - 2008针对内燃机的功率标称给出了持续功率（continuouspower）、超负荷功率（overloadpower）的概念。

持续功率，也就是continuouspower，是指在规定的转速以及环境状况之下，依照制造厂所规定的那样去进行维护保养时，发动机能够持续发出的功率。

所谓超负荷功率，也就是overloadpower，是指在制造厂所规定的环境状态之下，在依照持续功率运行完毕之后，马上依据使用情形，以特定的使用持续时长以及使用频次，按照每12小时运行1小时这样的运行条件，能够允许发动机发出的功率。

要是没有另外给出说明，于对应的发动机使用的转速那儿，110%持续功率的超负荷功率，能够于12h运行的期间之内，间断着或者不间断地运行1h 。

在国内内燃机行业里，内燃机功率存在多种标称方式，像15min功率、1h功率、12h功率以及持续功率等，在内燃机的功率铭牌当中，通常会标明上述1种或者2种功率。GB/T6072.1 - 2008着重强调，对于发电用发动机功率标称，得依照GB/T2820.1 - 2009里的规定。所以，把本节提到的针对内燃机的功率概念直接简单套用到柴油发电机组，是违背规范要求的。

往复式内燃机驱动的交流发电组的常见类型之中存在着柴油发电机组，它应当执行GB/T2820.1 - 2009《往复式内燃机驱动的交流发电机组第1部分：用途、定额和性能》，而这个标准是等同采用ISO8528 - 1：2005的。功率，是GB/T2820.1 - 2009里规定的，发电机组在其发电机组端子处为处于用户负载输出之那种功率，此标准还提出，柴油发电机组的功率标称，应去执行持续功率、基本功率、限时运行功率、应急备用功率哟等这四种功率定额。

按照制造商规定进行维修保养，在商定的运行条件之下，发电机组能够每年持续不限时地为恒定负载持续供电的最大功率，被称作持续功率（COP），如图1所示。

务必特别留意的是，当准确判定实际平均输出功率（Ppa）之际，低于30%基本功率的功率要按照30 %加以考量，并且停机的时长不被计入在24h周期之内。实际平均输出功率是不可以大于既定基本功率的允许平均输出功率的。

在商定的运行条件之下，按照制造商有关规定进行维修保养，发电机组每年供电达到500h时所对应的最大功率，被界定为限时运行功率（LTP），按100%的限时运行功率（LTP）每年运行的时长不可以超过500h，就如同图3所显示的那样。

要特别留意的是，在确定实际平均输出功率也就是（Ppa）时，功率小于30%应急备用功率的，按30%来考量，停机时间不被计入24h周期之内。同时，实际平均输出功率不可以大于定义所规定的应急备用功率那种允许平均输出功率。

持续功率通常适用于自备电站，或者与市电并网使用这般负载变化极小的连续运行工况等情况。其余的功率，是通过限制使用时间、平均输出功率等条件，标定出柴油发电机组在某种特定用途下能够可靠运行的强化功率[2]。针对同一发电机组，以上标定大小顺序通常是持续功率（COP）。<基本功率（PRP）<限时运行功率（LTP）<应急备用功率（ESP）。但是由于不同厂家柴油机制造工艺及机组配置的特性不同，以上不同运行工况下的标定也可能会相同。由上可知，柴油发动机和柴油发电机组虽然在实体设备上有诸多联系，但是对于功率的标称完全不同且各成体系。实际使用中要注意区分概念，避免混用。

1.2柴油发电机组铭牌和产品手册中标称功率

针对柴油发电机组标称容量，国外的厂商，或者是引进国外机型的国内厂商，通常会在铭牌上标注持续功率（continuouspower），以及备用功率（standbypower），也存在部分厂商，标注的是主用功率（primepower），还有备用功率（standbypower）。其持续功率（continuous power）等同于GB/T2820.1 - 2009（ISO8528 - 1：2005）13.3.1节中规定的功率定额，其主用功率（prime power）等同于GB/T2820.1 - 2009（ISO8528 - 1：2005）13.3.2节中规定的功率定额，其中主用功率与标准定额的基本功率说法存有不一致情况，这主要是由英文翻译差异所导致的。有的产品铭牌当中，直接标注了1h功率，有的产品手册里面，也直接标注了1h功率，尽管有经验的工程师，会直观地将1h功率，对应成备用功率，然而这种标定方法，是不严谨的，极易给用户造成混淆。

第1.1节已对有据可查且能被认可的持续功率与基本功率这两种标称功率做详细解释，此处不再赘述，实际使用中可依据机组输出功率的相关说明或铭牌标识来对号入座。需特别指出的是，于厂商的产品手册里规定，备用功率与GB/T2820.1 - 2009 13.3节所规定的限时运行功率（LTP），以及应急备用功率（ESP）不存在直接关联，备用功率一般是指柴油发电机组能够短时进行超负荷运行的功率，并且超负荷运行的时间通常被规定为，在12h的运行周期内不超过1h，。

多数国内的厂商，通常情况下，会在那个铭牌以及手册当中，一般是只标注额定功率的，然而，对于这个额定功率到底是GB/T2820.1 - 2009所对应的定额当中的哪一种类别，却并没有明确地予以指出。多数的厂商，为了能够突出自家产品的功率输出能力这一方面，所标称出来的额定功率，是不具备过负荷能力的，这种情况，相当于国外厂商标定的备用功率啊或者说是过载功率。

1.3柴油发电机组功率标称对比分析

先对比GB/T6072.1 - 2008与GB/T2820.1 - 2009的相关内容，再将机组铭牌和产品手册中的功率标称进行比较，不难发现，针对柴油发电机组的相关定额里，没有常用功率、备用功率，1h功率和12h功率这些说法，只有1h功率和12h功率的相关描述只见于往复式内燃机的标准中。且通过调研还发现，内燃机行业标定内燃机的输出功率时，常常用1h功率和12h功率。

明显可见，柴油发电机组是那种以柴油机来驱动的发电设备，它发展并且成熟的时间要比内燃机晚了一些，很难去摆脱内燃机相关概念对人们在认知它这件事上所产生的影响。笔者持有这样的看法，柴油发电机组的备用功率源自于其所配置的柴油机具备的110%超负荷运行能力，而备用功率这个概念呢，则是来源于GB/T6072.1 - 2008里规定的内燃机的超负荷功率。在工程技术人员工作时，选择柴油发电机组，要严格区分备用功率与应急备用功率的区别，在用户实际工作中同样如此。在一些涉外项目里，要严格区分standbypower与emergencystandbypower，不能将它们混为一谈。因为前者和后者并不等同，前者标称的是，以主用功率或持续功率为基础的过载能力，而后者标称的是，在规定条件下机组的实际运行能力。常用功率的概念，在各标准规范当中找起来颇具难度。我们仅能凭借字面意思，将其理解成，在用户处于正常使用状况之时，柴油发电机组所输出的功率。然而，对于究竟是何种“正常使用条件”，我们却没办法予以确定 。

华柴道依茨机柴油发电机组产品手册里，针对某型号机组有着功率标称，该标称比较直观地体现出机组铭牌功率，以及其与GB/T2820.1 - 2009里功率定额的对应关系。

表1中，中华柴道依茨柴油发电机组的标称功率，被划分成常用功率和过载功率，其各异的功率定值，对应着BF6M1015C柴油机不同调校状态下的输出功率，十分显然，平常所说的常用功率，并非与连续功率（COP）或者基本功率(PRP)全然对应，而是不同的厂商，依据柴油机调校情形，结合发电机与辅助设施的配置状况，依照GB/T2820.1 - 2009规定的工况以及测定方法，标定的机组输出功率。常用功率能够是COP、PRP、LTP，也能够是ESP，并且不一定拥有110%的过载能力。笔者觉得华柴道依茨柴油发电机组产品手册里针对机组功率的标注是较为严谨的做法，它对照运用行业习惯名称与标准功率定额来对自身产品输出功率予以说明，使用户一看就明白。用户能够很轻易地依据不同功率定额对照该定额在GB/T2820.1 - 2009的规定以及自身实际需求，经济合理地挑选机组型号。企望其余 maker 能够推行这般举措，运用规范言语，严谨且如实去宣传、设计并列写产品。与此同时，工程专业技术人员以及用户于挑选机组功率之际同样得予以留意，依据使用状况选取适配功率定额的机组。

2、不同使用条件下机组定额的选择

2.1常用柴油发电机组的定额选择

一般而言，常用发电机组会被安置在距离电力网（也就是被叫做市电的）较远的区域，或者是在工矿企业的周边地带，目的在于去满足这些地方施工时、生产期间以及生活当中对于用电的需求。常用发电机组，它常年都处于运行状态，持续工作的时长比较长，负荷曲线的变化相对较大，这种情况下应该依据机组长期持续运行输出的功率能够满足机组全生命周期里头有可能出现的最大计算负荷（此负荷是在负荷计算里确定的尖峰负荷）来进行选择。在这个时候，机组的输出功率能够依照基本功率(PRP)来予以确定 。与此同时，要依据24h周期之内实际平均输出功率Ppa，也就是负荷计算里确定的运行负荷，它要不大于基本功率，即PRP的70%，或者要不大于持续功率，也就是COP。要是存在短时过负荷需求，那么还得考虑机组的过载能力，机组的过载能力能够按照限时运行功率，即LTP或者应急备用功率，也就是ESP来选定，也能够依据实际过负荷的运行状况约定其它非标定额。因为柴油机的最佳经济运行状况是处于标定功率的百分之七十到百分之九十之间，在这个时候燃油消耗率是比较低的状态，而且设备能够可靠稳定地运行，所以在实际挑选常用机组时进而要思索让实际运行负荷能够让柴油机处于其最佳运行状态。过高或者过低的负荷率以及将对机组长期稳定经济运行不利。常用机组多台配置之际应当尽量酌情选取型号、规格以及特性相同的机组还有配套设备，并且依据机组的维护保养周期去看待备用机组。

2.2备用柴油发电机组的定额选择

首先，有一种发电机组，它被称作备用发电机组，通常是在市电出现限电拉闸的情况，或者是因为其他各种各样的原因致使供电中断的时候，才会被设置。其目的在于保证用户的基本生产得到维持，生活能够正常进行，以及数据的安全得以保障。 然后，这样的发电机组经常会被安置在医院、通信、互联网、金融、机场以及电视台等重要的用电单位。 接着，这类机组始终保持着备用的状态，能够针对非恒定负载提供持续不断的电力供应。 最后，在供电可靠性比较高的那些地区 ，或者是已经按照二级及以上负荷供电的场所，其备用机组的容量可以依据限时运行功率（LTP）来确定 。供我国大部分地区的供电系统，是较为稳定的，发生长时间大面积停电的可能性，是很小的，采用限时运行功率也就是（LTP）选择机组容量，是可以满足使用要求的，并且是无须考虑机组的过载能力的。然而，要是在电网容量小，结构不稳定，限电拉闸或故障断电发生较频繁的地区，是有必要按照本文2.1节的方法确定柴油发电机组的功率的。

2.3应急柴油发电机组的定额选择

应急发电机组通常被应用于那样的场所，即中断供电将会致使人员伤亡以及造成重大经济损失。它主要是用来保障在停电或者事故状态这件事情上在人员进行安全疏散方面以及工业生产达成有序停车方面的情况。应急机组在正常情形下是始终处于待机状态的，其连续运行的时间并不长，一般而言是不会超过2h的，机组输出功率应当要满足应急状态之下所必需的全部用电设备的总容量，机组容量能够依照应急备用功率（ESP）来加以确定。当因工业生产流程需求以及事故处置较为复杂致使应急柴油发电机组运行时间较长时，也能够依据限时运行功率（LTP）来确定机组容量，采用应急备用功率（ESP）标定的机组通常不存在过负荷能力。

3、柴油发电机组额定功率修正

柴油发电机组依据某种定额标称的额定功率，是在GB/T2820.1 - 2009里规定的运行条件之下确定的，句号，当现场的运行条件与标准给予的基准条件不一样时，应对发电机组的功率开展必要的修正，句号，每个品牌的柴油发电机组受环境影响的功率修正因设计各异，修正参数不相符，句号，同一品牌，不同型号的机组修正参数也存在差别，句号，多数品牌的机组在海拔0至1000米以及温度0至40℃时不存在功率折损，不需要修正。针对高海拔环境，一般而言，当海拔高度高于1000m之际，每升高500米，输出功率便会下降4至5%，依此来做功率修正。对于高温环境，通常来讲，当环境温度超过40℃之时，每升高5℃，输出功率就会下降3至4%，据此进行功率修正。更为精确的修正办法是，依据厂商所给出的功率修正曲线去对机组功率予以修改，然而通常在机组订货之前，厂商是没办法给出机组的功率修正曲线的。

结论

柴油发电机组，作为备用电源以及应急电源的首选设备，还是正常电源的有效补充手段，和国民经济的生产、生活紧密相连且浑然一体不可分割 。伴随柴油发电机组技术持续成熟与不断进步 ，与之相关的标准规范也在持续更新换代 。柴油发电机组的相关设备制造领域从业者 ，产品成套从业者 ，工程设计方面从业者 ，都应当不断丰富与之相关的专业知识 ，认真仔细研究与之相关的标准规定 ，屏弃淘汰过时概念 。在机组输出功率的确定过程当中 ，要留意对定额种类的区分辨别 ，依据实际运行条件 ，经济又合理地确定机组功率 。