0 引言
顏巴赫是世界領(lǐng)先的燃氣發(fā)電機組制造商，近六十年來(lái)，顏巴赫往復式燃氣發(fā)電機組已經(jīng)成功地應用在遍布世界的眾多場(chǎng)景。燃氣類(lèi)型涵蓋了天然氣、沼氣、垃圾填埋氣、煤層氣、石油伴生氣、垃圾熱解氣、木質(zhì)氣、鋼鐵工業(yè)尾氣（高爐氣、轉爐氣、焦爐氣等）、鐵合金尾氣，以及氫氣等。應用類(lèi)型包括各種工商業(yè)用戶(hù)、數據中心、農業(yè)溫室、獨立發(fā)電廠(chǎng)、微電網(wǎng)等。
1 標準往復式燃氣發(fā)電機組的啟動(dòng)條件、過(guò)程和時(shí)間
往復式燃氣發(fā)電機組啟動(dòng)前需要進(jìn)行預熱，使缸套水溫度達到一定數值，通常為55°C以上。機組本體自帶有電加熱器和循環(huán)泵，可以迅速加熱缸套水。用戶(hù)也可以設置成自動(dòng)保持模式，在機組不運行時(shí)也可以間歇性的進(jìn)行預熱，從而始終保持水溫在設定值，使機組隨時(shí)能夠快速啟動(dòng)。機組接到啟動(dòng)指令后關(guān)閉預熱裝置，電動(dòng)馬達開(kāi)始啟動(dòng)運轉，當到達指定轉速時(shí)，燃氣閥打開(kāi)，發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火并開(kāi)始運行。通常，在孤島模式下，機組可以在40-100%負荷率之間長(cháng)期運行，而在較低的負荷率下建議短時(shí)間運行，低于20%負荷率則一般不建議運行，避免造成機組的維護保養間隔縮短等問(wèn)題。標準的往復式燃氣發(fā)電機組從啟動(dòng)到滿(mǎn)載的時(shí)間一般為3-5分鐘，而特殊設計的快速啟動(dòng)型發(fā)電機組可以做到不超過(guò)45秒，以滿(mǎn)足特定用戶(hù)的使用需求。
圖1 往復式燃氣發(fā)電機組的啟動(dòng)和停機過(guò)程曲線(xiàn)
2 顏巴赫快速啟動(dòng)型往復式燃氣發(fā)電機組的啟動(dòng)時(shí)間和加載性能
顏巴赫J620快速啟動(dòng)型機組能夠在45秒內為數據中心或其他用戶(hù)實(shí)現滿(mǎn)功率供電。機組具備一次性加載100%負荷的能力，但為了滿(mǎn)足特定用戶(hù)對于加載時(shí)的電壓和頻率波動(dòng)幅度的要求，通常應按照一定的單步加載量限制值進(jìn)行加載，既能滿(mǎn)足負荷的波動(dòng)，也滿(mǎn)足生產(chǎn)設備對電能質(zhì)量的需求。顏巴赫機組性能完全滿(mǎn)足ISO8528-5中 G2和G3標準下對電力質(zhì)量的要求，遠優(yōu)于很多同類(lèi)型發(fā)電設備。
圖2 顏巴赫快速啟動(dòng)型發(fā)電機組的加載步驟和時(shí)間示例
機組快速啟動(dòng)的前提是進(jìn)行間歇性的預熱和預潤滑，從而實(shí)現快速啟動(dòng)以及具備快速加載能力。
3 顏巴赫快速啟動(dòng)型往復式燃氣發(fā)電機組的設計特點(diǎn)
顏巴赫快速啟動(dòng)發(fā)電機組基于成熟的顏巴赫6系列平臺開(kāi)發(fā)，專(zhuān)為數據中心和其他需要快速啟動(dòng)電源的特定需求開(kāi)發(fā)，主要采用如下先進(jìn)技術(shù)：
1）先進(jìn)的DIANE XT4(Dialogue Network, 4th edition)發(fā)動(dòng)機控制系統，包含能夠處理多變量的，基于模型的控制算法，以達到快速啟動(dòng)以及期望的動(dòng)態(tài)響應特性。
2）PBCS(pressure based control system)——基于壓力的控制系統，能夠監測每個(gè)氣缸的壓力，實(shí)時(shí)調整并優(yōu)化控制。
3）進(jìn)氣口直噴系統，能夠實(shí)現單缸獨立控制燃氣注入量，優(yōu)化單缸燃燒性能。
4）渦輪增壓器加尾氣閥門(mén)，能夠保持渦輪增壓器不超出速度極限。
5）負載箱以及控制系統（選配），能夠在孤島備用條件下加大動(dòng)態(tài)響應范圍。
6）尾氣處理設施（選配），能夠滿(mǎn)足世界各地越來(lái)越嚴苛的排放限值。
相比于傳統以柴油機作為備用發(fā)電機組，顏巴赫快速啟動(dòng)型燃氣發(fā)電機組具備以下優(yōu)勢或相當的能力：
1）具備接近于柴油機的緊急啟動(dòng)特性和加載性能。
2）使用可靠的管道燃氣供應，無(wú)需就地儲存燃料。
3）無(wú)需電網(wǎng)，與柴油機具有相當的黑啟動(dòng)和孤島運行能力。
4）相比于柴油機，減少了相當于大約90%的NOx 和25% 的CO2排放。
圖3 顏巴赫集裝箱式燃氣發(fā)電機組的典型布置
4 顏巴赫快速啟動(dòng)型往復式燃氣發(fā)電機組在數據中心的應用
數據中心的能源使用量一直在迅速增長(cháng)，而且隨著(zhù)人工智能的迅猛發(fā)展這一趨勢更加明顯。數據中心運營(yíng)商需要排放更低且能夠快速啟動(dòng)的天然氣發(fā)電機組，為數據中心運營(yíng)提供所需的電力和制冷（通過(guò)溴化鋰冷水機組）。
顏巴赫快速啟動(dòng)型往復式天然氣發(fā)電機組具有啟動(dòng)45秒內實(shí)現滿(mǎn)功率輸出的優(yōu)異性能，能夠作為電網(wǎng)的備用電源，在電網(wǎng)失電時(shí)快速提供穩定可靠的電能。借助UPS等其他附屬電氣設備，可以做到不間斷供電。在北美，該機組已經(jīng)成功應用于多個(gè)大型數據中心。
圖4 顏巴赫快速啟動(dòng)型往復式天然氣發(fā)電機組在數據中心的應用場(chǎng)景
顏巴赫快速啟動(dòng)型往復式燃氣發(fā)電機組提供了一種既能減少排放，又能滿(mǎn)足啟動(dòng)時(shí)間和加載能力的全新燃氣發(fā)電解決方案。該機組不僅在數據中心有著(zhù)廣泛的需求，在其他需要快速響應和清潔能源的領(lǐng)域同樣擁有廣闊的市場(chǎng)空間。顏巴赫憑借其在燃氣發(fā)電領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，始終緊跟行業(yè)應用需求，為用戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)可靠的高性能產(chǎn)品和解決方案。
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