[實(shí)用新型]一種間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520706520.4
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN204928358U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安同會;賈凱
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市安順節(jié)能科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: H02J9/08
• 分類號: H02J9/08;H02J7/34
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 王少強(qiáng);黃培智

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于能源應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機(jī)組節(jié)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

發(fā)電機(jī)組應(yīng)用廣泛，常規(guī)發(fā)電機(jī)組由于必須確保輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率和電壓的交流電，機(jī)組轉(zhuǎn)速必須恒定(國內(nèi)發(fā)電機(jī)組常用轉(zhuǎn)速為1500rpm，頻率50Hz)，當(dāng)負(fù)載有功率需求時(shí)，無論需求大小機(jī)組必須以恒定轉(zhuǎn)速持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量必須滿足最大負(fù)載需求，負(fù)載較小時(shí)“大馬拉小車”，能源效率低，尤其是應(yīng)用于以變頻驅(qū)動的起重機(jī)等有能量回饋的設(shè)備時(shí)，每個(gè)工作循環(huán)均有短時(shí)負(fù)功率(能量回饋)，即便負(fù)功率產(chǎn)生時(shí)，發(fā)電機(jī)組也要持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，仍然耗能。

深入分析常規(guī)發(fā)電機(jī)組(此處我們以柴油發(fā)動機(jī)舉例)能效低下的原因如下：

柴油機(jī)最佳經(jīng)濟(jì)油耗：圖1是某型號額定功率100kW柴油機(jī)的萬有特性曲線圖。如圖1示的陰影部分，柴油機(jī)在1250rpm左右轉(zhuǎn)速下輸出70kW左右功率時(shí)耗油率最低206g/kWh，稱之為“最佳經(jīng)濟(jì)油耗”。此柴油機(jī)用作發(fā)電機(jī)組的引擎轉(zhuǎn)速在1500rpm時(shí)，最低耗油率為208g/kWh，負(fù)載功率需求較低僅為5kW以下時(shí)，耗油率高達(dá)350g/kWh，是1500rpm轉(zhuǎn)速下最低耗油率的1.68倍、是最佳經(jīng)濟(jì)油耗的1.7倍。

柴油機(jī)耗油量：柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇等自耗功率6～8％，用作發(fā)電機(jī)引擎的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恒定在1500rpm，自耗功率與負(fù)載大小關(guān)系不大。如圖2示，假設(shè)某負(fù)載每小時(shí)循環(huán)一次，功率需求5kW(運(yùn)轉(zhuǎn)0.75小時(shí))→75kW(運(yùn)轉(zhuǎn)0.25小時(shí))循環(huán)交變，工作20個(gè)小時(shí)能量需求共計(jì)450kWh；假設(shè)用電系統(tǒng)功率因數(shù)0.8,柴油機(jī)自耗功率6kW，那么柴油機(jī)對應(yīng)的輸出功率為12.25kW(運(yùn)轉(zhuǎn)0.75小時(shí))→100kW(運(yùn)轉(zhuǎn)0.25小時(shí))，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)20小時(shí)共消耗能量684kWh，其中以12.25kW功率運(yùn)轉(zhuǎn)15小時(shí)消耗能量184kWh、以100kW功率運(yùn)轉(zhuǎn)5小時(shí)消耗能量500kWh。由圖1示，柴油機(jī)以1500rpm轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)、功率12.25kW時(shí)，耗油率約為325g/kWh；功率100kW時(shí)，耗油率為240g/kWh。那么對應(yīng)上述工況，柴油機(jī)耗油量分別為60kg和120kg，共計(jì)耗油180kg。

柴油機(jī)理想油耗量：假設(shè)控制柴油機(jī)始終在理想油耗——最佳經(jīng)濟(jì)耗油率(206g/kWh)工作，即轉(zhuǎn)速1250rpm、功率70kW，在用電系統(tǒng)功率因數(shù)0.8及柴油機(jī)自耗功率6kW不變的條件下，輸出負(fù)載需求的450kWh有效能量時(shí)，柴油機(jī)自耗能量共計(jì)615kWh(450×0.8÷64)，總計(jì)耗油量為126.7kg(615×206÷1000)；柴油機(jī)僅需要時(shí)間3.79小時(shí)(615÷70)。與常規(guī)柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)際油耗相比，節(jié)油30％。

然而常規(guī)柴油發(fā)電機(jī)組無能量存儲裝置，負(fù)載有能量需求時(shí)，發(fā)電機(jī)組必須不間斷工作，機(jī)組輸出的能量必須實(shí)時(shí)消耗掉，即發(fā)電機(jī)組的輸出功率必須根據(jù)負(fù)載大小實(shí)時(shí)調(diào)整匹配，柴油機(jī)無法實(shí)現(xiàn)始終在最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，無法達(dá)到理想能效。負(fù)載的不均勻性嚴(yán)重影響柴油發(fā)電機(jī)組的能源效率，部分負(fù)載如起重機(jī)等，柴油發(fā)電機(jī)組必須按最大功率匹配，額定功率與負(fù)載平均功率相比大三倍以上，與最小候機(jī)功率相比大八倍以上甚至達(dá)到十幾倍，能源效率十分低下。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的即在于提供一種以最佳經(jīng)濟(jì)能耗運(yùn)行、能效較高的間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機(jī)組節(jié)能系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型的一種間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機(jī)組節(jié)能系統(tǒng)，包括：發(fā)電機(jī)組、系統(tǒng)控制器、AC/DC整流器、DC/AC逆變器、變壓器、電池組、雙向DC/DC變換器，所述發(fā)電機(jī)組包括有發(fā)動機(jī)及與發(fā)動機(jī)連接的發(fā)電機(jī)，所發(fā)電機(jī)組與AC/DC整流器連接后通過直流母線分為兩路，一路依次與DC/AC逆變器、變壓器連接，另一路依次與雙向DC/DC變換器、電池組連接，所述系統(tǒng)控制器對電池組、雙向DC/DC變換器及發(fā)電機(jī)組進(jìn)行信號控制，所述變壓器連接負(fù)載，所述電池組的充放電功率大于或等于負(fù)載功率。

進(jìn)一步，所述變壓器輸出50Hz交流電。