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)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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(guó)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(wú)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(dòng)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。
[0003]深入分析常規(guī)發(fā)電機(jī)組(此處我們以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)舉例)能效低下的原因如下:
[0004]柴油機(jī)最佳經(jīng)濟(jì)油耗:圖1是某型號(hào)額定功率10kW柴油機(jī)的萬(wàn)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。
[0005]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(duì)應(yīng)的輸出功率為12.25kff(運(yùn)轉(zhuǎn)0.75小時(shí))—10kW(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12.25kff功率運(yùn)轉(zhuǎn)15小時(shí)消耗能量184kWh、以10kW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12.25kff時(shí)，耗油率約為325g/kWh ;功率10kW時(shí)，耗油率為240g/kWh。那么對(duì)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。
[0006]柴油機(jī)理想油耗量:假設(shè)控制柴油機(jī)始終在理想油耗一一最佳經(jīng)濟(jì)耗油率(206g/kffh)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)615kffh(450X0.8 + 64)，總計(jì)耗油量為126.7kg(615X206 +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%。
[0007]然而常規(guī)柴油發(fā)電機(jī)組無(wú)能量存儲(chǔ)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(wú)法實(shí)現(xiàn)始終在最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)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】

[0008]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)。
[0009]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0010]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(dòng)機(jī)及與發(fā)動(dòng)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(guò)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(duì)電池組、雙向DC/DC變換器及發(fā)電機(jī)組進(jìn)行信號(hào)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。
[0011]進(jìn)一步，所述變壓器輸出50Hz交流電。
[0012]本實(shí)用新型提供的一種間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機(jī)組節(jié)能系統(tǒng)，該節(jié)能系統(tǒng)在原發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)上，增加一組充放電功率大于或等于負(fù)載功率的電池組，負(fù)載能量需求可由電池組獨(dú)立提供，電池組放電功率與負(fù)載功率需求完全匹配。電池組電量低時(shí)，控制啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組以最佳經(jīng)濟(jì)能耗工作，并直接為負(fù)載提供能量，富余能量給電池組充電，電池組電量升高至設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉發(fā)電機(jī)組，能量需求轉(zhuǎn)由電池組提供，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組間歇性高效率工作而供電不間斷，該節(jié)能系統(tǒng)在負(fù)載波動(dòng)越大、低負(fù)載工作時(shí)間越長(zhǎng)的工況時(shí)其節(jié)能率越高。
【附圖說(shuō)明】
[0013]為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的較佳實(shí)施例及附圖作以詳細(xì)描述(此處我們以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)舉例)。
[0014]圖1為柴油機(jī)萬(wàn)有特性曲線圖；
[0015]圖2為負(fù)載功率需求與柴油機(jī)油耗對(duì)應(yīng)圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型一種間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機(jī)組節(jié)能系統(tǒng)的電路連接框圖；
[0017]其中附圖標(biāo)記為:1、系統(tǒng)控制器；2、變壓器；3、DC/AC逆變器；4、電池組；5、雙向DC/DC變換器；6、AC/DC整流器；7、發(fā)電機(jī)；8、發(fā)動(dòng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0019]請(qǐng)參照?qǐng)D3，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:系統(tǒng)控制器1、變壓器2、DC/AC逆變器3、電池組4、雙向DC/DC變換器5、AC/DC整流器