一種間歇性運轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的柴油發(fā)電機節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于能源應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種間歇性運轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機組節(jié)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電機組應(yīng)用廣泛，常規(guī)發(fā)電機組由于必須確保輸出標準頻率和電壓的交流電，機組轉(zhuǎn)速必須恒定(國內(nèi)發(fā)電機組常用轉(zhuǎn)速為1500rpm，頻率50Hz)，當(dāng)負載有功率需求時，無論需求大小機組必須以恒定轉(zhuǎn)速持續(xù)運轉(zhuǎn)。發(fā)電機組的裝機容量必須滿足最大負載需求，負載較小時“大馬拉小車”，能源效率低，尤其是應(yīng)用于以變頻驅(qū)動的起重機等有能量回饋的設(shè)備時，每個工作循環(huán)均有短時負功率(能量回饋)，即便負功率產(chǎn)生時，發(fā)電機組也要持續(xù)運轉(zhuǎn)，仍然耗能。
[0003]深入分析常規(guī)發(fā)電機組(此處我們以柴油發(fā)動機舉例)能效低下的原因如下:
[0004]柴油機最佳經(jīng)濟油耗:圖1是某型號額定功率10kW柴油機的萬有特性曲線圖。如圖1示的陰影部分，柴油機在1250rpm左右轉(zhuǎn)速下輸出70kW左右功率時耗油率最低206g/kWh,稱之為“最佳經(jīng)濟油耗”。此柴油機用作發(fā)電機組的引擎轉(zhuǎn)速在1500rpm時，最低耗油率為208g/kWh，負載功率需求較低僅為5kW以下時，耗油率高達350g/kWh，是1500rpm轉(zhuǎn)速下最低耗油率的1.68倍、是最佳經(jīng)濟油耗的1.7倍。
[0005]柴油機耗油量:柴油機冷卻風(fēng)扇等自耗功率6?8 %，用作發(fā)電機引擎的柴油機轉(zhuǎn)速恒定在1500rpm，自耗功率與負載大小關(guān)系不大。如圖2示，假設(shè)某負載每小時循環(huán)一次，功率需求5kW (運轉(zhuǎn)0.75小時)—75kW (運轉(zhuǎn)0.25小時)循環(huán)交變，工作20個小時能量需求共計450kWh ;假設(shè)用電系統(tǒng)功率因數(shù)0.8，柴油機自耗功率6kW，那么柴油機對應(yīng)的輸出功率為12.25kff(運轉(zhuǎn)0.75小時)—10kW(運轉(zhuǎn)0.25小時)，柴油機運轉(zhuǎn)20小時共消耗能量684kWh，其中以12.25kff功率運轉(zhuǎn)15小時消耗能量184kWh、以10kW功率運轉(zhuǎn)5小時消耗能量500kWh。由圖1示，柴油機以1500rpm轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)、功率12.25kff時，耗油率約為325g/kWh ;功率10kW時，耗油率為240g/kWh。那么對應(yīng)上述工況，柴油機耗油量分別為60kg 和 120kg，共計耗油 180kg。
[0006]柴油機理想油耗量:假設(shè)控制柴油機始終在理想油耗一一最佳經(jīng)濟耗油率(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及柴油機自耗功率6kW不變的條件下，輸出負載需求的450kWh有效能量時，柴油機自耗能量共計615kffh(450X0.8 + 64)，總計耗油量為126.7kg(615X206 +1000);柴油機僅需要時間3.79小時(615 + 70)。與常規(guī)柴油發(fā)電機組實際油耗相比，節(jié)油30%。
[0007]然而常規(guī)柴油發(fā)電機組無能量存儲裝置，負載有能量需求時，發(fā)電機組必須不間斷工作，機組輸出的能量必須實時消耗掉，即發(fā)電機組的輸出功率必須根據(jù)負載大小實時調(diào)整匹配，柴油機無法實現(xiàn)始終在最佳經(jīng)濟油耗區(qū)運轉(zhuǎn)，無法達到理想能效。負載的不均勻性嚴重影響柴油發(fā)電機組的能源效率，部分負載如起重機等，柴油發(fā)電機組必須按最大功率匹配，額定功率與負載平均功率相比大三倍以上，與最小候機功率相比大八倍以上甚至達到十幾倍，能源效率十分低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服上述缺陷，本實用新型的目的即在于提供一種以最佳經(jīng)濟能耗運行、能效較高的間歇性運轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機組節(jié)能系統(tǒng)。
[0009]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0010]本實用新型的一種間歇性運轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機組節(jié)能系統(tǒng)，包括:發(fā)電機組、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)電機組包括有發(fā)動機及與發(fā)動機連接的發(fā)電機，所發(fā)電機組與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)電機組進行信號控制，所述變壓器連接負載，所述電池組的充放電功率大于或等于負載功率。
[0011]進一步，所述變壓器輸出50Hz交流電。
[0012]本實用新型提供的一種間歇性運轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機組節(jié)能系統(tǒng)，該節(jié)能系統(tǒng)在原發(fā)電機組的基礎(chǔ)上，增加一組充放電功率大于或等于負載功率的電池組，負載能量需求可由電池組獨立提供，電池組放電功率與負載功率需求完全匹配。電池組電量低時，控制啟動發(fā)電機組以最佳經(jīng)濟能耗工作，并直接為負載提供能量，富余能量給電池組充電，電池組電量升高至設(shè)定值時，關(guān)閉發(fā)電機組，能量需求轉(zhuǎn)由電池組提供，實現(xiàn)發(fā)電機組間歇性高效率工作而供電不間斷，該節(jié)能系統(tǒng)在負載波動越大、低負載工作時間越長的工況時其節(jié)能率越高。
【附圖說明】
[0013]為了易于說明，本實用新型由下述的較佳實施例及附圖作以詳細描述(此處我們以柴油發(fā)動機舉例)。
[0014]圖1為柴油機萬有特性曲線圖；
[0015]圖2為負載功率需求與柴油機油耗對應(yīng)圖；
[0016]圖3為本實用新型一種間歇性運轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機組節(jié)能系統(tǒng)的電路連接框圖；
[0017]其中附圖標記為: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；8、發(fā)動機。
【具體實施方式】
[0018]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0019]請參照圖3，本實用新型的一種間歇性運轉(zhuǎn)持續(xù)性供電的發(fā)電機組節(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