По-голямата генераторна установка не винаги е по-доброто решение

Решение за паралелна система на промишлени генератори

1. Проблеми в отрасъла

За проекти, които изискват високи генерираща мощност (като например 1 MW или повече ), естественият избор често е да се посочи един по-голям дизелов генератор. Въпреки това по-големият отделен генератор не е непременно най-икономичното или най-практичното решение.

В много промишлени приложения товарът на проекта се променя през целия ден. Един отделен прекалено голям генератор трябва да работи непрекъснато, за да покрие необходимия товар, дори когато действителната потребност е значително по-ниска. Това може да доведе до по-високо горивно потребление за единица полезна мощност и по-ниска ефективност на работа.

Съществува и проблем с надеждността и поддръжката. При използване на един голям генератор сериозна повреда или планова поддръжка може да извади от строя цялата генерираща мощност. За критични приложения това създава единична точка на отказ.

Закупката и логистиката също могат да станат по-сложни с увеличаване на размера на генератора. Много голям агрегат може да изисква по-голяма превозна мощност, по-голямо вдигателно оборудване, повече монтажно пространство и по-строги изисквания към достъпа до обекта.

Друго често срещано заблуждение е, че най-големият генератор автоматично осигурява най-добра стойност. За проекти с висока мощност по-подходящ въпрос е дали един голям агрегат или няколко по-малки агрегата могат да осигурят необходимата обща мощност при по-ниска цялостна цена през жизнения цикъл и по-голяма оперативна гъвкавост.

Затова, особено за приложения над 1 MW, има смисъл да се сравни един голям генератор с добре проектирана паралелна система от няколко генератора, преди да се направи окончателният избор на оборудване.

2. Решение: Няколко генератора в паралел вместо един голям генератор

Решението не е просто да се замени един генератор с няколко генератора. Ключовото е да се проектира капацитетът на генератора според действителния профил на натоварване на проекта и стратегията за експлоатация.

За приложение с променливо натоварване или висока надеждност няколко генераторни агрегата могат да работят паралелно чрез обща шина. Система за синхронизиране и разпределение на натоварването координира агрегатите, така че напрежението, честотата и мощността на изхода да остават в зададения експлоатационен диапазон.

Когато натоварването е ниско, могат да работят по-малко генераторни агрегата. При увеличаване на търсенето допълнителни агрегати могат автоматично да стартират, да се синхронизират с шината и да разпределят натоварването. Този модулен подход позволява генериращият капацитет по-точно да следва действителното търсене.

Пълното паралелно решение трябва също да включва координирана защита, прекъсвачи, проектиране на шини, мониторинг и управление на натоварването. Окончателната конфигурация трябва да се базира на списъка с натоварвания за проекта, изискванията за стартиране на двигателите, напрежението, честотата, нивото на късо съединение, необходимата резервност и плана за бъдещо разширение.

Защо да се сравняват двете архитектури?

3. Списък с конфигурации и примерен проект: 7,2 MW паралелна система с генератори MTU

Практичен пример е високомощен проект от 7,2 MW, използващ четири дизелови генераторни агрегата MTU, работещи паралелно.

Системата се състои от четири генераторни агрегата по 1800 kW, осигуряващи обща инсталирана мощност от 7200 kW. Агрегатите са интегрирани чрез специализирана система за синхронизация и паралелна работа, която позволява управлението на генерираната мощност като един координиран енергиен системен комплекс.

Според товарната нужда на обекта могат да бъдат включени различен брой генераторни агрегати. Когато е необходима по-голяма мощност, допълнителните агрегати могат да се синхронизират към общата шина и да споделят товара. Точната последователност за стартиране/спиране и стратегията за резервиране трябва да се определят въз основа на товарния профил и експлоатационните изисквания на проекта.

Конфигурацията на проекта демонстрира как архитектурата с множество генератори може да предложи практически алтернативен подход спрямо използването на един много голям генератор, когато общата необходима мощност достигне няколко мегавата.

Препоръчена конфигурация

Инженерна бележка: Точната номинална мощност на генератора, номиналната мощност на превключващото оборудване, нивото на напрежение, капацитетът на шината, настройките на защитата, размерите на кабелите и стратегията за управление на натоварването трябва да бъдат потвърдени въз основа на списъка с електрически натоварвания на проекта, напрежението, честотата, нивото на късо съединение, изискванията за стартиране на двигателите и експлоатационната философия.

Инженерни изводи

Правилното решение за генератор не е непременно най-големият отделен генератор. При високомощни приложения сравнението на един голям агрегат с паралелна система от няколко генератора може да разкрие значителни разлики в разходите за закупуване, икономичността на горивото, наличността, гъвкавостта при поддръжка и бъдещата мащабируемост.

Целта е да се избере архитектура, която осигурява необходимата мощност с най-добрия баланс между инвестиционните разходи, експлоатационните разходи, надеждността и гъвкавостта.