柴油发电机组功率选择研究

柴油发电机组功率选择研究

摘要：柴油发电机组作为一种机动灵活、高效经济的发电设备，广泛用于工业生产、重要建筑和设施的应急电源或备用电源，在一些特殊场所也可能作为正常电源使用。如何根据用电负荷的特性经济合理地选择柴油发电机组的功率，关系到机组能否满足使用需求，甚至影响机组的使用寿命。但是，国内外不同厂商和用户对于柴油发电机组功率的标定和认识千差万别，给工程设计中柴油发电机组功率的选择带来极大的困扰。本文通过分析国内外权威标准中的相关定义结合国内外工程设计中的惯用术语，厘清概念并结合实际使用条件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

随着社会的发展，科技的进步，我国电网规模及可靠性持续提升，大规模采用柴油发电机组作为主要电源的情况已经十分罕见。但是，由于工业生产以及大型民用建筑中的消防应急要求不断提高，医疗、通信、互联网、金融等对供电可靠性要求较高的行业快速发展，柴油发电机组做应急电源或备用电源的首选设备仍然发挥着不可替代的作用。在一些偏远地区和国家，柴油发电机组也经常会用于局部地区的正常电源。在工程建设中，经济合理地选择柴油发电机组的标称功率是确保柴油发电机组经济、稳定、有效运行的关键。

柴油发电机组由柴油发动机、发电机（电球）及配套控制系统组成，其中柴油发动机作为原动机，通过柴油发动机将柴油燃烧所产生的热能转化为动能，再通过发电机（电球）将动能转化为电能。发电机组的功率是指发电机端子处为用户负载输出的功率，此功率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相应规范和标准中有各自独立的功率标称种类。在柴油发电机设备不断发展成熟的过程中，不同专业背景的设备厂商和用户对于机组标称功率的认识莫衷一是，如文献[1]中就曾对这个问题提出过疑惑。常用功率、主用功率、备用功率、持续功率、基本功率、限时运行功率和应急备用功率等概念让人眼花缭乱，甚至有些厂商还会提到1h功率和12h功率的概念。对于标称功率的众多说法和标定给工程设计中正确认识和选择发电机组的标称功率造成了极大的困扰。本文经过大量的调研研究，详细介绍了柴油发电机组相关的功率概念，并给出了功率定额的选择方法，为工程设计中柴油发电机组功率选择提供参考。

1、柴油发电机组功率的标称

经过大量调研与分析，人们对柴油发电机标称功率定义产生疑惑的原因在于柴油发动机标称功率执行的国标GB/T 6072.1-2008与柴油发电机组标称功率执行的国标GB/T 2820.1-2009中对于标称功率的定义不同。柴油发电机组厂商在进行产品宣传时常常将柴油发动机的概念沿用到柴油发电机组上，而对于普通用户很难真正了解二者的区别和联系，甚至造成错误的认识。下面详细说明国标中对于柴油发动机和柴油发电机组功率的不同标称。

1.1 国标中相关功率的标称

柴油发动机作为内燃机的一种类型，应符合GB/T 6072.1-2008《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》的要求，此标准等同采用ISO 3046-1:2002. GB/T 6072.1-2008针对内燃机的功率标称提出了持续功率（continuous power），超负荷功率（overload

power）的概念。

持续功率（continuous power）即在规定转速和环境状况下，按照制造厂规定

进行维护保养，发动机能够持续发出的功率。

超负荷功率（overload power）即在制造厂规定的环境状况下，在按持续功率

运行后，立即根据使用情况，以一定的使用持续时间和使用频次，按照每12h运

行1h的运行条件，可以允许发动机发出的功率。

除非另有说明，在相应的发动机使用转速，110%持续功率的超负荷功率，允

许在12h运行期内间断或不间断地运行1h。

国内内燃机行业中，对于内燃机功率通常会有15min功率、1h功率、12h功

率和持续功率等标称方法，在内燃机的功率铭牌中通常会标明上述1种或2种功率。GB/T 6072.1-2008特别强调，对于发电用发动机功率标称，应按照GB/T 2820.1-2009中的规定。故将本节中提到的针对内燃机的功率概念简单套用到柴油发电机组是违反规范要求的。

柴油发电机组作为往复式内燃机驱动的交流发电组的常见类型，应执行GB/T 2820.1-2009《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》。该标准等同采用ISO 8528-1：2005。GB/T 2820.1-2009规定发电机组的功率是发电机组端子处为用户负载输出的功率，并提出柴油发电机组的功率标称应执行持续

功率（COP）、基本功率（PRP）、限时运行功率（LTP）和应急备用功率（ESP）

等四种功率定额。

持续功率（COP）为在商定的运行条件下，按照制造商规定维修保养，发电

机组每年持续不限时地为恒定负载持续供电的最大功率，如图1所示。

需要特别注意的是当确定实际平均输出功率（Ppa）时，小于30%基本功率的功率按30%

考虑，停机时间不计入24h周期内。实际平均输出功率不能大于定于基本功率的允许平均输

出功率。

限时运行功率（LTP）为在商定的运行条件下，按照制造商规定维修保养，发电机组每年

供电达500h的最大功率。按100%的限时运行功率（LTP）每年运行不超过500h，如图3所示。

需要特别注意的是当确定实际平均输出功率（Ppa）时，小于30%应急备用功率的功率按30%考虑，停机时间不计入24h周期内。实际平均输出功率不能大于定义应急备用功率的允

许平均输出功率。

持续功率一般适用于作为自备电站或与市电并网使用等负载变化极小的连续运行工况。

其余的功率都是通过限制使用时间、平均输出功率等条件，标定的柴油发电机组能够在某种

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，国外厂商或引进国外机型的国内厂商通常在铭牌上标注持

续功率（continuous power）/备用功率（standby power），也有部分厂商标注主用功率（prime power）/备用功率（standby power）。其持续功率（continuous power）和主用功率（prime power）等同于GB/T 2820.1-2009（ISO 8528-1：2005）13.3.1和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不一致，主要是英文翻译差异造成的。有

的产品铭牌或产品手册中直接标注了1h功率，虽然有经验的工程师会直观的把1h功率对应