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淺析柴油發(fā)電機(jī)容量選擇、啟動方式及冷卻系統(tǒng)

    一、設(shè)置原則

  導(dǎo)讀:在《柴油發(fā)電機(jī)組的選擇過程中》我們主要是以負(fù)荷要求為基礎(chǔ)來判斷是否設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。具體來說:首先,針對一級負(fù)荷中的重要負(fù)荷用電情況下,可采用柴油發(fā)電機(jī)組作為補(bǔ)充、應(yīng)急電源;其次,針對一級負(fù)荷用電過程中,由于地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等要素的限制而難以從市電中獲取第二電源的用電情況,也可適當(dāng)選配柴油發(fā)電機(jī)組作為補(bǔ)充;第三,大中型商用建筑或者建筑高度超過100m情況下。市電中斷將會帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失,并有較大概率造成人身傷害,因此也同樣有必要采用柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源: 針對部分難以從市電中獲取電源的二級負(fù)荷用電也可適當(dāng)配置柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組。

  二、機(jī)組選擇(一)容量選擇

(1)應(yīng)急負(fù)荷大小、單臺電動機(jī) 啟動容量以及投入順序是確定裝機(jī)容量的主要影響因素。如應(yīng)急負(fù)荷較大,可采用多機(jī)組并列運(yùn)行的方式供電,而當(dāng)用電負(fù)荷諧波較大的時(shí)候,必須對該因素對發(fā)電機(jī)組發(fā)電能力可能帶來的影響給予充分的重視。

(2)具體的裝機(jī)容量的計(jì)算方法包括:穩(wěn)定負(fù)荷計(jì)算裝機(jī)容量、電機(jī)啟動過程中負(fù)荷為基礎(chǔ)計(jì)算裝機(jī)容量、啟動過程中發(fā)電機(jī)母線可承受電壓壓降計(jì)算裝機(jī)容量。

(3)為了保證電機(jī)的順利啟動,自備發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量必須和建筑內(nèi)電動機(jī)的功率之間保持高度一致,不然將會導(dǎo)致由于發(fā)電機(jī)繞組升溫過快或者母線承載能力不足而導(dǎo)致的保護(hù)開關(guān)動作。

(4)發(fā)電機(jī)數(shù)量應(yīng)和實(shí)際需求保持一致,一般情況下,800KW以下應(yīng)選用單機(jī)供電,而高于800Kw可根據(jù)實(shí)際情況選擇兩臺或以上機(jī)組供電。在多臺機(jī)組聯(lián)合發(fā)點(diǎn)的過程中,應(yīng)選擇那些型號、規(guī)格基本相同的設(shè)備,為運(yùn)行并車的順利進(jìn)行提供有效支持。高速柴油發(fā)電機(jī)組以及無刷勵(lì)磁交流同步發(fā)電機(jī)配合自動電壓調(diào)整裝置在實(shí)際的應(yīng)用過程中供電效果更為良好。


 (二)啟動方式

 (1)帶有自啟動裝置的機(jī)組為合適,這是因?yàn)樽鳛閭溆迷O(shè)備,應(yīng)保持常備啟動狀態(tài)。尤其是在高層建筑中和火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)保護(hù)對象,一旦出現(xiàn)停電事故,機(jī)組能夠快速啟動,在3S內(nèi)完成整個(gè)供電運(yùn)轉(zhuǎn)工作。機(jī)組在出現(xiàn)停電事故后的3s內(nèi)自動啟動,啟動時(shí)間正常為10S,長時(shí)間不超過15S。當(dāng)一次啟動失敗之后,將在3S內(nèi)自動進(jìn)行第二次啟動,共有三次自啟動功能,總用時(shí)不超過30S。發(fā)電機(jī)輸出主開關(guān)合閘供電。市電恢復(fù)后,機(jī)組延時(shí)2-5min不卸載運(yùn)行5min后主開關(guān)自動跳閘,空載冷卻運(yùn)行 10min后自動停車。

 (2)為了保證在實(shí)際應(yīng)用過程中,柴油發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性,設(shè)備應(yīng)具有不同延時(shí)錯(cuò)開啟動功能,當(dāng)用電重要性相同的情況下,應(yīng)首先啟動容量大的負(fù)荷,這樣可 限度的保障供電水平。

 (3)自啟動機(jī)組的操作電源、機(jī)組預(yù)熱系統(tǒng)、燃料油、潤滑油、冷卻水以及室內(nèi)環(huán)境溫度等均應(yīng)保證機(jī)組隨時(shí)啟動。必須有獨(dú)立水源,在市電供電停止之后,能夠正常提供供水。

 (三)冷卻方式

  在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,柴油發(fā)電機(jī)組往往會產(chǎn)生大量的熱量,尤其是燃燒產(chǎn)生的高溫,如果沒有相應(yīng)的散熱手段作為支持,其增壓器、外殼工作性能必然受到嚴(yán)重的影響。冷卻系統(tǒng)的功用在于,通過油或者水、風(fēng)循環(huán)來帶走各個(gè)部件的熱量,從而保證部件的正常工作溫度。當(dāng)前階段技術(shù)水平下,

  主要采用水冷和風(fēng)冷的方式對柴油機(jī)組進(jìn)行冷卻處理,包括水泵、水箱、降溫風(fēng)扇構(gòu)成的散熱系統(tǒng)能夠有效的降低柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的工作溫度。實(shí)際上,溫度過高或者過低都會對柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行帶來一定的負(fù)面影響,因此在散熱設(shè)備的選擇過程中,應(yīng)以柴油機(jī)各個(gè)部件的工作溫度為主要依據(jù)。

維曼發(fā)電機(jī)租賃




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2020年燃煤發(fā)電必須深度減排,促進(jìn)電力行業(yè)在“十四五”期間碳達(dá)峰

2020年新通過審批煤電總量同比增長231.6%,不利于建設(shè)低碳新型電力系統(tǒng)

2021年3月15日,中國政府首次正式提出“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”的概念,具體包括要構(gòu)建清潔低碳的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,實(shí)施可再生能源替代行動。此舉再次表明, 決策層高度重視“十四五”作為實(shí)現(xiàn)未來碳達(dá)峰、碳中和的關(guān)鍵期和窗口期。


"十三五"新核準(zhǔn)144.8GW,

其中三成集中在2020年

然而,在建設(shè)新型電力系統(tǒng)的布局中,大量新近獲得審批、即將規(guī)劃投建的煤電項(xiàng)目很有可能減緩低碳轉(zhuǎn)型的速度。國際環(huán)保組織綠色和平 統(tǒng)計(jì),“十三五”期間(2016年-2020年)新核準(zhǔn)總量為144.8吉瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組,或?qū)⒓庸讨袊鳛槿? 的煤炭消費(fèi)國的角色。據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(以下簡稱“中電聯(lián)”)數(shù)據(jù)顯示,截至2020年底,中國煤電裝機(jī)容量高達(dá)1080吉瓦,占各類電源總裝機(jī)容量的49.1%,而煤電發(fā)電量占總發(fā)電量的60.8%[1]。

綠色和平根據(jù)各省級審批部門公開信息數(shù)據(jù)[2]整理分析發(fā)現(xiàn),2020年共計(jì)46.1吉瓦煤電項(xiàng)目通過了地方發(fā)展和改革委員會(以下簡稱”地方發(fā)改委”)的核準(zhǔn),是2019年獲批總量的3.3倍。在“十三五”的收官之年,中國各省地方發(fā)改委新核準(zhǔn)的煤電裝機(jī)總量延續(xù)了2018年開始逆勢迅猛上升的趨勢,由2019年63.1%的同比增長比率,飆升至2020年231.6%的同比增長率。

2020年地方井噴式審批,

已有四成項(xiàng)目通過環(huán)評

新批煤電數(shù)量在“十三五”U型逆增,煤電風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警后期松綁

2020年通過核準(zhǔn)的煤電裝機(jī)總量較之2019年井噴式攀升,約占“十三五”期間通過審批總裝機(jī)量的三成。中電聯(lián)和智庫全球能源監(jiān)測平臺(Global Energy Monitor)的數(shù)據(jù)顯示,2020年中國新增運(yùn)行煤電機(jī)組占世界新增總量的約79.5%[3] [4] [5],居世界 。

早在2016年,中國 發(fā)改委和 能源局為化解“十三五”期間煤電過剩風(fēng)險(xiǎn),下發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)我國煤電有序發(fā)展的通知》等多份文件,要求建立煤電風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制以約束煤電核準(zhǔn)規(guī)模[6]。然而,在“十三五”后半期,即2019年至2020年,煤電項(xiàng)目核準(zhǔn)再次出現(xiàn)”U型逆勢上升”的趨勢(圖1)。2020年一年內(nèi)新通過發(fā)改委核準(zhǔn)的煤電裝機(jī)總量為46.1吉瓦,占“十三五”期間通過發(fā)改委核準(zhǔn)總和約31.9%。其“搶閘沖鋒”的能源規(guī)劃老思路,已經(jīng)落后于中央政府在2020年9月莊重宣布的雙碳目標(biāo)。

自2016年開始, 能源局每年發(fā)布未來三年內(nèi)的煤電規(guī)劃建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警,其中,預(yù)警結(jié)果為紅色代表存在電力冗余,即該地區(qū)不允許新建煤電項(xiàng)目;橙色的地方,則需要慎重決策建設(shè)煤電項(xiàng)目(“十三五”期間煤電裝機(jī)充裕度預(yù)警的地區(qū)數(shù)量詳見圖1)。


圖1. 2016年至2020年通過發(fā)改委核準(zhǔn)的煤電裝機(jī)總量變化趨勢以及 能源局在2016年至2020年每年發(fā)布的煤電裝機(jī)充裕度預(yù)警為紅色和橙色的地區(qū)數(shù)量變化。制圖:綠色和平

中國已經(jīng)正式邁入由高速度轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展的“十四五”建設(shè)工作,其中,能源行業(yè)能否成功完成綠色低碳轉(zhuǎn)型,對于推動中國綠色低碳循環(huán)發(fā)展體系建設(shè)具有重要意義。中央政府近期首次提出了建設(shè)以新能源為主的新型電力系統(tǒng),意味著傳統(tǒng)煤電角色的革命性調(diào)整,因此,中央方針指引和地方實(shí)際貫徹對于煤電建設(shè)的控制十分關(guān)鍵,是扭轉(zhuǎn)中國電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的重要把手。

如果新批煤電在未來全部投建,將嚴(yán)重影響 氣候目標(biāo)早日達(dá)成

在2020年的第四季度,共有12個(gè)地方的發(fā)改委部門核準(zhǔn)通過了總量為8.1吉瓦的煤電項(xiàng)目,占全國2020年通過總量的17.5%。其中,通過新建項(xiàng)目多的地方是湖北省、江蘇省和貴州省,這些地方分別通過了2.7吉瓦,2.1吉瓦和1.3吉瓦的新項(xiàng)目(表1)。值得留意的是,在9月22日中國宣布3060目標(biāo)后,地方政府未能采取果斷措施停緩對高碳排放的煤電項(xiàng)目的核準(zhǔn)。而嚴(yán)控新建煤電項(xiàng)目,將成為中國展現(xiàn)全球氣候領(lǐng)導(dǎo)力的關(guān)鍵之舉。


警惕富煤省份試圖以煤電項(xiàng)目刺激經(jīng)濟(jì),拖慢全國低碳轉(zhuǎn)型進(jìn)程

當(dāng)前中國現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)仍以高碳為主。部分省份過度依賴煤電刺激經(jīng)濟(jì)的慣性思維,將深刻影響地方早日落實(shí)碳達(dá)峰的進(jìn)程。在整個(gè)“十三五”期間,發(fā)改委新核準(zhǔn)煤電裝機(jī)總量 的地方都是內(nèi)蒙古自治區(qū)(25.9吉瓦),陜西?。?8.7吉瓦),和山東?。?5.8吉瓦)等富煤地區(qū)[14]。經(jīng)統(tǒng)計(jì),中國的富煤地區(qū)(內(nèi)蒙古自治區(qū),陜西省,山東省,山西省和貴州省)在”十三五“期間新審批通過的煤電規(guī)模達(dá)76.4吉瓦,是全國審批通過總量的52.8%,其中核準(zhǔn)通過多的是內(nèi)蒙古自治區(qū)和陜西省,分別占富煤地區(qū)群核準(zhǔn)總量的33.9%和24.4%左右。

在東部發(fā)達(dá)地區(qū)(重大經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域京津冀、長三角和珠三角所覆蓋的省份——北京市,天津市,河北省,上海市,江蘇省,浙江省,安徽省和廣東?。┖藴?zhǔn)通過總量約為25.8吉瓦,是全國審批通過總量的17.8%,總體來說,“十三五”期間富煤地區(qū)通過的煤電總量是東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的3倍左右(表2)。


制圖:綠色和平

地方是全國雙碳目標(biāo)的基本單位

富煤省份是控制碳排的木桶短板

綠色和平統(tǒng)計(jì)分析顯示,在“十三五”期間富煤省份核準(zhǔn)上馬的煤電項(xiàng)目居多,這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長常年依賴煤炭,但是另一方面也嚴(yán)重制約了其能源結(jié)構(gòu)向高比例可再生能源的轉(zhuǎn)型,并將有可能對中國盡早實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)造成負(fù)面的影響。

根據(jù) 發(fā)改委于2021年初發(fā)布的《關(guān)于各地區(qū)2019年度能源消費(fèi)總量和強(qiáng)度雙控目標(biāo)考核結(jié)果的公告》,“十三五”期間新核準(zhǔn)煤電總量 的內(nèi)蒙古自治區(qū)的雙控目標(biāo)考核結(jié)果為未完成等級,并被予以通報(bào)批評[15]。內(nèi)蒙古在2015年至2019年間的能源消費(fèi)總量增量高達(dá)“十三五”增量控制目標(biāo)的184%,節(jié)能減排形勢十分嚴(yán)峻[16]。

另外,在富煤省份中,陜西省屬于大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域,該省設(shè)立了2021年GDP6.5%以上的增速目標(biāo),如何做好經(jīng)濟(jì)增長和碳排強(qiáng)度控制的平衡是該地方政府需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

“十三五”期間及2020年單年核準(zhǔn)通過煤電裝機(jī)數(shù)量多的內(nèi)蒙古自治區(qū)在2021年3月出臺了《關(guān)于確保完成“十四五”能耗雙控目標(biāo)任務(wù)若干保障措施(征求意見稿)》,指導(dǎo)提出包含火電等高能耗產(chǎn)業(yè)需在“十四五”期間加快淘汰化解落后和過剩產(chǎn)能,并先行提出將單位GDP能耗下降3%,建立用能預(yù)算管理,嚴(yán)格控制能耗總量作為內(nèi)蒙古自治區(qū)今年的年度目標(biāo)[17]??梢?,中央層面作出積極的氣候承諾對地方開發(fā)高耗能產(chǎn)業(yè)具有很強(qiáng)的約束力。

地方省份是實(shí)現(xiàn)全國層面雙碳目標(biāo)的基本單位,而富煤省份是考驗(yàn)控制全國碳排總量的“木桶短板”,因此,富煤省份尤其需要考慮暫緩核準(zhǔn)未建的煤電項(xiàng)目,對處于審批流程中的項(xiàng)目嚴(yán)格審查,并且在“十四五”期間停止核準(zhǔn)通過新的煤電項(xiàng)目。

同樣,東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)也未能作出停止新批煤電的表率。截至目前,北京市是早提出碳達(dá)峰目標(biāo)的中國發(fā)達(dá)省市,其在《“十三五”時(shí)期節(jié)能降耗及應(yīng)對氣候變化規(guī)劃》中提出“二氧化碳排放總量在2020年達(dá)到峰值并盡早達(dá)峰”的目標(biāo)[18]。在東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)中,盡管廣東省在《廣東省“十三五”控制溫室氣體排放工作實(shí)施方案的通知》中提出推動全省二氧化碳排放在全國率先達(dá)到峰值[19],但是在“十三五”期間由省級發(fā)改委共核準(zhǔn)了包括上大壓小項(xiàng)目在內(nèi)的6.54吉瓦燃煤機(jī)組,是新核準(zhǔn)多煤電裝機(jī)的東部沿海發(fā)達(dá)省份。

中國是 個(gè)承諾碳達(dá)峰的發(fā)展中 ,在尚未出臺具體的碳達(dá)峰數(shù)值目標(biāo)前提下,要在后30年走完發(fā)達(dá) 50-70年完成的里程非常艱巨。自雙碳目標(biāo)宣布以來,國際社會上的各方皆在關(guān)注中國目前在應(yīng)對氣候變化上采取的具體行動。

中國應(yīng)該更快發(fā)展高比例可再生能源,盡快為煤電擴(kuò)張踩下急剎車。中國作為世界上 的可再生能源發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)者,可以充分利用技術(shù)優(yōu)勢為自身和其他 謀求更好的發(fā)展機(jī)遇,同時(shí)加強(qiáng)氣候承諾的公信力,助力全球低碳能源轉(zhuǎn)型。

煤電產(chǎn)能過剩已成共識,

能源轉(zhuǎn)型要抓住達(dá)峰窗口期

截至2020年11月,中國各省的用電 負(fù)荷共計(jì)11.8億千瓦[20] [21],而火電裝機(jī)達(dá)12.3億千瓦[22],已超過各省 負(fù)荷的總和,新增煤電將進(jìn)一步激化存量過剩矛盾,并加大減排難度。與此同時(shí),中國的可再生能源呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α!笔濉捌陂g,中國的風(fēng)電和太陽能發(fā)電的發(fā)電裝機(jī)容量年均增長分別為17.55%和35.00%,發(fā)電量年均增長分別為17.97%和40.77%[23]。

“十四五”期間,隨著可再生能源逐步高比例接入電網(wǎng)以及煤電存量愈發(fā)冗余,煤電“基荷電源”的角色將逐步淡化,其定位應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)向配合可再生能源靈活調(diào)整出力以保障平穩(wěn)電力供給、以及配合尖峰負(fù)荷時(shí)段快速出力的輔助調(diào)節(jié)型電源。

考慮到煤電項(xiàng)目的運(yùn)營時(shí)間較長,通常為30年,其造成的環(huán)境損失和經(jīng)濟(jì)損失將是長期的。在低碳轉(zhuǎn)型的大背景下,新推進(jìn)煤電上馬將加大行業(yè)內(nèi)競爭,將加劇產(chǎn)能過剩、邊際效益愈發(fā)降低,增加資產(chǎn)擱置的風(fēng)險(xiǎn)。

政策建議:中國的燃煤發(fā)電必須深度減排,促進(jìn)電力行業(yè)在“十四五”期間碳達(dá)峰

為避免實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰之前再次重現(xiàn)2020年“沖關(guān)搶閘,審批上馬”的煤電核準(zhǔn)熱潮,綠色和平建議:

“十四五”能源規(guī)劃的決策部門,需要高度警惕2020年大量煤電項(xiàng)目通過審批對中國3060目標(biāo)進(jìn)程的負(fù)面影響,在“十四五”能源規(guī)劃中將煤電裝機(jī)總量控制在11億千瓦以內(nèi),加速電力體系的脫碳進(jìn)程和盡早達(dá)峰。向國際社會展現(xiàn)中國邁出了將氣候行動的決心落實(shí)到更具體政策的關(guān)鍵一步。

中央政府的氣候愿景,需要各地方省份積極配合,因地制宜地研究各地能源戰(zhàn)略重點(diǎn)和實(shí)施路徑,而非增加經(jīng)濟(jì)和環(huán)境壓力繼續(xù)投建煤電上。 能源局作為《煤電規(guī)劃建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警》政策的制訂方,應(yīng)堅(jiān)持統(tǒng)籌全國情況,盡快評估各省電力裝機(jī)、用電負(fù)荷以及潛在的調(diào)峰資源的 情況,在即將發(fā)布的《2024年煤電規(guī)劃建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警》中,禁止各省進(jìn)一步審批煤電項(xiàng)目,避免更多的煤電項(xiàng)目在“十四五”期間盲目開工建設(shè)。

地方發(fā)改委作為煤電項(xiàng)目的審批方,應(yīng)仔細(xì)審視本地中長期電力系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型問題,盡早為打造高比例可再生能源所需的靈活電力系統(tǒng)做準(zhǔn)備。其中,各省應(yīng)在“十四五”期間將重點(diǎn)放在存量,喚醒多元存量資源。利用“網(wǎng)-源-荷-儲”等電力資源配套可再生能源高比例發(fā)電,提出實(shí)際行動方案以執(zhí)行 發(fā)展改革委和 能源局關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見,提高中國氣候承諾在國際上的公信力。

由東部發(fā)達(dá)地區(qū)引領(lǐng)盡快達(dá)成碳達(dá)峰碳中和目標(biāo),富煤地區(qū)更需要及時(shí)調(diào)整依賴天然資源發(fā)展的常態(tài),以能源消費(fèi)總量和碳排放總量目標(biāo)倒逼產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,在形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)的同時(shí)加速公平淘汰傳統(tǒng)高排放煤電產(chǎn)業(yè)。

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