柴油发电机组常用于持续供电、调峰供电和备用电源等应用场合,是船舶、工厂和民用建筑等场所重要的自备电源。
发电机组用作受电设备主电源时为基本发电机组,用作应急/备用电源使用时为应急/备用发电机组。基本发电机组适用于没有市电或市电不稳定场所,要求发电机组具有为负荷提供持续供电能力;应急/备用发电机组适用于有可靠市电的场所,供电持续时间根据使用场所确定,如数据中心根据等级不同要求发电机组能持续不限时运行或限时500h运行,民用建筑消防设备要求最小持续供电时间3h等。不同运行模式,对发电机组可靠性、维修间隔时间和机组运行的经济性有较大影响,所以在选择发电机组时,除了考虑发电机组的功率定额须满足负荷需求外,还应考虑发电机组的运行模式。
GB/T2820.1-2009/ISO8528-1:2005《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》定义了发电机组的功率定额和运行模式,但多数厂商提供的标定功率描述和GB/T2820.1-2009/IS08528-1:2005并不相同,不同厂商之间也可能不相同,给设计师选择发电机组功率定额带来困扰。本文结合GB/T2820.1-20091ISO8528-1:2005和部分厂商资料,讨论民用建筑如何选择自备柴油发电机组的功率定额,供设计师参考。
1 柴油发电机组的功率
GB/T2820.1-2009/ISO8528-1:2005定义了发电机组的功率、功率定额及功率定额的类型。发电机组的功率为发电机组端子处为用户负荷输出的功率;功率定额是指在额定频率、功率因数为0.8时用千瓦(kW)表述的功率,包含持续功率(COP)、基本功率(PRP)、限时运行功率(LTP)及应急备用功率(ESP),各种功率定额特点如表1所示。
对比表1中发电机组的各类功率定额可以看出,功率定额为COP和PRP的发电机组具有持续运行能力,可以作为基本发电机组为没有市电或市电不可靠的场所供电;功率定额为LTP和ESP的发电机组年运行时间有限,适用于市电电源可靠性较高的场合,前者每年能够以100%的标定功率运行500h,对负载率没有要求,后者为每年运行200h某一可变功率系列中的最大功率,24h运行周期内平均功率不大于70%ESP。
同一台柴油发电机组可以标定上述4种功率定额中的一种,由于各厂商的标定值有差异,功率之间没有一个确定的差值,但一般关系为:ESP>LTP>PRP>COP。可见,在变负荷的情况下,按照ESP选择,成本最低。
2民用建筑柴油发电机组运行特点
民用建筑一般采用市电作为正常电源,柴油发电机组作为应急/备用电源,在正常电源停电时,为重要负荷或设备供电。发电机组为负荷供电的常见方式有以下3种:专供消防负荷(这种做法比较少,不推荐);专供保障负荷;消防和平常兼用。兼用形式应用较为普遍,即发电机组在市电停电时启动,为保障负荷供电,当市电停电又发生火灾时,切除发电机组所供的非消防负荷,为消防负荷供电。
目前国内城区及郊区的供电可靠性相对较高,行政级别越高或经济越发达的城市,供电可靠性越高。
国标GB50613-2010《城市配电网规划设计规范》规定城市中压用户供电可靠率指标不宜低于表2规定。电力行业标准DL/T5729-2016《配电网规划设计技术导则》,对各供电区域的规划目标中,省会城市、地级市和城镇的用户年平均停电时间分别为不高于52min、3h和12h。所以,从市电供电可靠率指标看,民用建筑中自备柴油发电机组年运行时间并不长,长期处于备用状态。
柴油发电机组的年运行时间,除了应满足上述规定的停电时间外,还应考虑其他不可控因素导致停电时间的延长。不同类型建筑的重要负荷或设备对供电连续性有不同的要求,下文列出了部分规范对民用建筑自备柴油发电机组持续供电时间的要求:
a.GB50174-2017《数据中心设计规范》
8.1.14条规定“A级数据中心发电机组应连续和不限时运行,发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要。B级数据中心发电机组的输出功率可按限时500h运行功率选择”。A数据中心可按COP选择,B级数据中心可按LTP选择。
b.JGJ354-2014《体育建筑电气设计规范》
发电机组用作受电设备主电源时为基本发电机组,用作应急/备用电源使用时为应急/备用发电机组。基本发电机组适用于没有市电或市电不稳定场所,要求发电机组具有为负荷提供持续供电能力;应急/备用发电机组适用于有可靠市电的场所,供电持续时间根据使用场所确定,如数据中心根据等级不同要求发电机组能持续不限时运行或限时500h运行,民用建筑消防设备要求最小持续供电时间3h等。不同运行模式,对发电机组可靠性、维修间隔时间和机组运行的经济性有较大影响,所以在选择发电机组时,除了考虑发电机组的功率定额须满足负荷需求外,还应考虑发电机组的运行模式。
GB/T2820.1-2009/ISO8528-1:2005《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》定义了发电机组的功率定额和运行模式,但多数厂商提供的标定功率描述和GB/T2820.1-2009/IS08528-1:2005并不相同,不同厂商之间也可能不相同,给设计师选择发电机组功率定额带来困扰。本文结合GB/T2820.1-20091ISO8528-1:2005和部分厂商资料,讨论民用建筑如何选择自备柴油发电机组的功率定额,供设计师参考。
1 柴油发电机组的功率
GB/T2820.1-2009/ISO8528-1:2005定义了发电机组的功率、功率定额及功率定额的类型。发电机组的功率为发电机组端子处为用户负荷输出的功率;功率定额是指在额定频率、功率因数为0.8时用千瓦(kW)表述的功率,包含持续功率(COP)、基本功率(PRP)、限时运行功率(LTP)及应急备用功率(ESP),各种功率定额特点如表1所示。
对比表1中发电机组的各类功率定额可以看出,功率定额为COP和PRP的发电机组具有持续运行能力,可以作为基本发电机组为没有市电或市电不可靠的场所供电;功率定额为LTP和ESP的发电机组年运行时间有限,适用于市电电源可靠性较高的场合,前者每年能够以100%的标定功率运行500h,对负载率没有要求,后者为每年运行200h某一可变功率系列中的最大功率,24h运行周期内平均功率不大于70%ESP。
同一台柴油发电机组可以标定上述4种功率定额中的一种,由于各厂商的标定值有差异,功率之间没有一个确定的差值,但一般关系为:ESP>LTP>PRP>COP。可见,在变负荷的情况下,按照ESP选择,成本最低。
2民用建筑柴油发电机组运行特点
民用建筑一般采用市电作为正常电源,柴油发电机组作为应急/备用电源,在正常电源停电时,为重要负荷或设备供电。发电机组为负荷供电的常见方式有以下3种:专供消防负荷(这种做法比较少,不推荐);专供保障负荷;消防和平常兼用。兼用形式应用较为普遍,即发电机组在市电停电时启动,为保障负荷供电,当市电停电又发生火灾时,切除发电机组所供的非消防负荷,为消防负荷供电。
目前国内城区及郊区的供电可靠性相对较高,行政级别越高或经济越发达的城市,供电可靠性越高。
国标GB50613-2010《城市配电网规划设计规范》规定城市中压用户供电可靠率指标不宜低于表2规定。电力行业标准DL/T5729-2016《配电网规划设计技术导则》,对各供电区域的规划目标中,省会城市、地级市和城镇的用户年平均停电时间分别为不高于52min、3h和12h。所以,从市电供电可靠率指标看,民用建筑中自备柴油发电机组年运行时间并不长,长期处于备用状态。
柴油发电机组的年运行时间,除了应满足上述规定的停电时间外,还应考虑其他不可控因素导致停电时间的延长。不同类型建筑的重要负荷或设备对供电连续性有不同的要求,下文列出了部分规范对民用建筑自备柴油发电机组持续供电时间的要求:
a.GB50174-2017《数据中心设计规范》
8.1.14条规定“A级数据中心发电机组应连续和不限时运行,发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要。B级数据中心发电机组的输出功率可按限时500h运行功率选择”。A数据中心可按COP选择,B级数据中心可按LTP选择。
b.JGJ354-2014《体育建筑电气设计规范》
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