了解发电机组功率分级

Chad Dozier
电力部门市场开发经理

2013 年8月


摘要

智能分级选择与最新现场发电系统相结合,可帮助设备匹配特定应用,实现最佳的长期性能和可靠性

引言

发电机组分级表面上看比较复杂,但基本目的非常简单,即以最佳可靠性、性能和成本满足应用需求。如果分级不正确,则表示购买了超过需要的容量,或者存在更短的大修间隔、更多的维修次数和更长的停机时间的风险。近年来分级发生了变化,而且发电机组可 装要求匹配的发电系统。

选择正确分级的关键在于详细了解应用类型。因此,不仅需要了解责任类型,还要回答以下问题:

  • 平均负荷系数是多少?
  • 所需的最大负荷是多少?
  • 发电机组每年运行多少小时?
  • 发电机组与市电分开或并行运行?

分级定义

卡特彼勒定义了五种基本的发电机组分级:应急备用功率 (ESP)、备用、关键任务备用、主用和持续。 在某些方面,Cat 发电机组分级与行业标准 ISO8528-1 (表1) 中定义的不同。

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表1

表1

以下是Cat 发电机组分级的基本描述:

备用

在此应用中,发电机组能够在停电期间以铭牌额定功率提供应急备用功率。备用分级发电机组平均负荷系数不应超过铭牌额定功率的70%,并且适用于可变负荷。

备用发电机组每年最多可运行500 小时。正常备用分级不适用于市电并行应用。例如,3 MW 备用分级发电机组将在停电期间提供电力。应每年运行长达500 小时,且平均负荷系数为2.1 MW。

应急备用功率 (ESP)

应急备用功率分级与备用分级的不同之处仅在于每年允许的运行小时数不同。 应急备用功率分级允许的最长运行时间为每年200 小时,在可变负荷下为平均负荷系数的70%。备用和应急备用功率分级示例如图1所示。

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图1:负荷曲线示例 – 3 MW 备用分级

图1:负荷曲线示例 – 3 MW 备用分级

关键任务备用

在此应用中,发电机组能够在停电期间以铭牌额定功率提供应急备用功率。关键任务备用分级发电机组平均负荷系数在可变负荷下不应超过铭牌额定功率的85%。关键任务备用发电机组每年最长可运行500 小时。典型峰值需求为额定功率的100%,最长运行时间为5%。关键任务备用分级不适用于市电并行应用。关键任务备用分级示例如图2 所示。

例如,3 MW 关键任务备用分级发电机组将在停电期间提供电力。每年最长可运行500 小时,且平均负荷系数高达2.55 MW。例如,一台3 MW 关键任务备用分级发电机组将在停电期间提供电力。每年最长可运行500 小时,且平均负荷系数最高为2.55 MW。

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图 2:负荷概况示例:3 MW 关键任务备用分级

图 2:负荷概况示例:3 MW 关键任务备用分级

主用

在该应用中,发电机组能够以每年无限制小时数为可变负荷提供电力。主用分级发电机组能够在一段时间内提供完全的铭牌额定功率,但平均负荷系数不得超过主用分级的70%。在紧急情况下允许超载百分之十,但在12 小时内不得超过1 小时,且每年不超过25 小时。标准主用分级适用于市电并行或单独应用。例如,2.7 MW 分级机组可以短期提供完全的铭牌额定功率,但最大平均负荷为1.89 MW (不包括ISO8528-1 规定的发电机组非运行时间)。如上所述,发电机组还可以在紧急情况下提供3MW 的功率。 主用分级示例如图3 所示。

负荷管理

在负荷管理指南下适用的主用分级发电机允许主用分级发电机组与市电并行使用。在负荷管理指南下的主用分级发电机组每年最多可运行500 小时。该发电机组具有与主用分级机组相同的铭牌额定功率,但允许高达100%的平均负荷系数。负荷管理指南的主用分级不允许10%的超载能力。例如,指南规定2.7 MW 机组 (与主用分级机组的铭牌额定功率相同) 可以以2.7 MW 运行最长500 小时。

负荷管理惯例存在两种基本的负荷管理惯例:基本负荷和调峰。在基本负荷中,发电机组以固定功率输出运行,并且公用电力为高于该水平的任何峰值提供电力。在这种情况下,最终用户可以将电力输出到电网如果产生了超过设施负荷需要的电力,则需要与公用事业公司签订适当的协议。基本负荷示例,如图4 所示。

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图3:负荷概况示例:2.7 MW 主用分级

图3:负荷概况示例:2.7 MW 主用分级
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图4:负荷概况示例 – 2.7 MW 负荷管理 (基本负荷)

图4:负荷概况示例 – 2.7 MW 负荷管理 (基本负荷)

在调峰情况下,公用设施提供固定量的功率,而最终用户部署发电机以在该固定负荷量上提高或削减需求峰值和任何其他负荷要求。在一年中,当公用设施需要高于其容量的电力时,可以采用调峰方式。在这种情况下,公用事业公司向发电机组所有者提供激励措施,以通过调峰来减少电网的负荷需求。调峰示例如图5 所示。

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图5:负荷概况示例 – 2.7 MW 负荷管理 (调峰)

图5:负荷概况示例 – 2.7 MW 负荷管理 (调峰)

持续

在该应用中,发电机组能够每年以无限制的小时数为不变负荷提供电力。发电机组平均功率输出为额定功率的70-100%。该分级设计为在100%的运行时间下提供100%的额定功率。典型持续分级应用包括与公用设施和热电联产并行的基本负荷。图6 所示为持续分级发电机组示例。

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图6:负荷曲线示例 – 2.5 MW 持续分级

图6:负荷曲线示例 – 2.5 MW 持续分级

履行双重职责

灵活运用分级也可以帮助客户利用电力系统实现负荷管理的附加目的。在这种情况下,先进的开关设备是必不可少的一部分。在一些应用场合中,可能希望使用备用发电机进行负荷管理以产生额外的投资回报。但是,备用分级发电机组不适用于与市电并行运行。如需执行市电并行应用,可使用负荷管理指南规定下的主用分级或持续分级机组。

在负荷管理指南下运行时,需要并联开关设备与正确的主用分级机组相结合。开关设备控制提供了更高的系统灵活性,允许发电机组与市电并行运行。开关设备能够控制发电机组的负荷并监控公用设施提供的电力。这样可以确保发电机组提供适当的负荷,并且不在其分级准则之外运行。

结论

发电机组分级有助于确保满足客户的电力需求,并保护发电设备以防过早磨损,适用于任何应用。通过选择正确的分级,能够在运行时间、峰值负荷和平均负荷之间进行适当的权衡。另外,通过选择正确的分级,客户可以获得安装成本和长期拥有成本的最佳组合。