디젤 발전기

Diesel generator
이집트의 한 관광 리조트에 임시 주차된 150kVA의 커민스 디젤 발전기.
미국 애틀랜타의 한 하수 처리 변전소에서 비상 예비로 사용되는 감음된 인클로저에 설치된 200kW 캐터필러 디젤 발전기.

디젤 제너레이터(DG)(디젤 겐셋이라고도 함)는 디젤 엔진과 전기 제너레이터(종종 교류 발전기)를 결합하여 전기 에너지를 생성합니다.이것은 엔진 발전기의 특정 사례입니다.디젤 압축 점화 엔진은 일반적으로 디젤 연료로 작동하도록 설계되지만, 일부 유형은 다른 액체 연료나 천연 가스에 적합하게 조정됩니다.

디젤 발전 세트는 전력망에 연결되지 않은 장소 또는 배전망에 장애가 발생할 경우 비상 전원 공급원으로 사용되며 피크 로핑, 배전망 지원 및 전력망에 대한 수출과 같은 더 복잡한 애플리케이션에 사용됩니다.

저부하 또는 전력 부족을 방지하기 위해서는 디젤 발전기의 적절한 사이징이 중요합니다.사이징은 현대 전자제품의 특성, 특히 비선형 부하로 인해 복잡합니다.약 50 MW 이상의 크기에서 오픈 사이클 가스 터빈은 디젤 엔진 배열보다 최대 부하에서 더 효율적이며 자본 비용도 비슷하지만, 일반 부분 부하에서는 디젤 어레이가 뛰어난 효율성 때문에 오픈 사이클 가스 터빈으로 선호되기도 합니다.

디젤 제너레이터 세트

유조선의 디젤 발전기.

디젤 엔진, 발전기 및 다양한 보조 장치(예: 베이스, 캐노피, 감음, 제어 시스템, 회로 차단기, 재킷 온수기 및 시동 시스템)의 패키지화된 조합을 "발전 세트" 또는 줄여서 "겐셋"이라고 한다.

대형 오피스 단지, 공장 및 기타 산업 시설에 사용되는 8kW(11kVA)에서 2,000kW(3상 2,500kVA)까지 대형 산업용 발전기를 사용하는 가정, 소규모 상점 및 사무실에 대한 설정 크기는 8~30kW(단상 8~30kVA)이다.2,000kW 세트는 연료 탱크, 제어 장치, 배전 장비 및 독립형 발전소 또는 그리드 전력에 대한 대기 백업으로 작동하는 데 필요한 기타 모든 장비를 갖춘 40피트(12m) ISO 컨테이너에 수용될 수 있습니다.전원 모듈이라고 하는 이러한 장치는 85,000파운드(38,555kg) 이상의 무게가 나가는 대형 트리플 액슬 트레일러의 젠셋입니다.이러한 모듈의 조합은 소규모 발전소용으로 사용되며, 이러한 모듈은 전력 섹션당1 ~ 20 유닛을 사용할 수 있습니다.이러한 섹션을 조합하여 수백 개의 전원 모듈을 사용할 수 있습니다.이렇게 큰 사이즈의 전력 모듈(엔진 및 발전기)은 트레일러에 별도로 배치되어 대형 케이블 및 제어 케이블과 함께 연결되어 완전한 동기식 발전소를 형성합니다.또한 자동 시동 및 주전원 병렬 연결용 제어판, 고정 또는 모바일 애플리케이션용 음향 캐노피, 환기 장비, 연료 공급 시스템, 배기 시스템 등 특정 요구를 맞춤화할 수 있는 다양한 옵션이 있습니다.

디젤 발전기는 비상 전력용일 뿐만 아니라 전력망에 전력을 공급하는 2차적 기능을 피크 시간이나 대형 발전기가 부족한 기간에도 사용할 수 있다.영국에서 이 프로그램은 국가 그리드에 의해 운영되며 STOR이라고 불립니다.

선박은 종종 디젤 발전기를 사용하며, 때로는 조명, 선풍기, 윈치 등에 보조 전원을 제공할 뿐만 아니라 주 추진에도 간접적으로 전원을 공급한다.전기 추진 기능을 통해 발전기를 편리한 위치에 배치하여 더 많은 화물을 운반할 수 있습니다.선박용 전기 구동 장치는 제1차 세계대전 전에 개발되었습니다. 전기 구동 장치는 전기 [1]장비의 제조 능력에 비해 큰 감속 기어의 제조 능력이 부족했기 때문에 제2차 세계대전 동안 건조된 많은 군함에 지정되었습니다.이러한 디젤 전기 장치는 철도 기관차와 같은 매우 큰 육상 차량에도 사용됩니다.

발전기 크기

발전 세트는 공급하려는 전기 부하, kW, kVA, var, 고조파 함량, 서지 전류(예: 모터 시작 전류) 및 비선형 부하와 같은 전기 부하 특성에 따라 선택됩니다.예상되는 의무(예: 비상, 예비 또는 연속 전원)와 환경 조건(예: 고도, 온도 및 배기 가스 배출 규제)도 고려해야 합니다.

대형 발전기 세트 제조업체 대부분은 단순히 현장 조건과 연결된 전기 부하 특성을 입력하여 복잡한 크기 계산을 수행하는 소프트웨어를 제공합니다.

발전소 – 전기 "섬" 모드

전기 그리드에 연결하지 않고 작동하는 하나 이상의 디젤 발전기를 아일랜드 모드에서 작동한다고 합니다.발전기를 병렬로 작동시키면 용장성의 이점을 얻을 수 있으며, 부분 부하에서 더 나은 효율성을 제공할 수 있습니다.발전소는 발전기 세트를 온라인으로 전환하고 주어진 시간에 시스템의 수요에 따라 발전기를 오프라인으로 전환합니다.고립된 지역사회의 1차 동력원을 위한 섬식 발전소는 대개 최소 3개의 디젤 발전기를 가지고 있으며, 그 중 2개는 필요한 부하를 전달하는 것으로 평가된다.최대 20명의 그룹이 있는 것은 드문 일이 아닙니다.

발전기는 동기화 과정을 통해 전기적으로 서로 연결될 수 있습니다.동기화는 제너레이터를 시스템에 연결하기 전에 전압, 주파수 및 위상을 일치시킵니다.연결하기 전에 동기화하지 않으면 높은 단락 전류 또는 제너레이터 또는 스위치 기어의 마모와 손상이 발생할 수 있습니다.동기화 프로세스는 자동 동기화 모듈에 의해 자동으로 수행되거나 지시된 조작자에 의해 수동으로 수행될 수 있습니다.자동 싱크로나이저는 제너레이터 및 버스바 전압에서 전압, 주파수 및 위상 매개 변수를 읽는 동시에 엔진 가바나 또는 ECM(엔진 컨트롤 모듈)을 통해 속도를 조절합니다.

부하분산을통해병행발전기간에부하를분산할수있습니다.부하 분산은 제너레이터의 주파수에 의해 제어되는 드로프 속도 컨트롤을 사용하여 달성할 수 있으며, 엔진 연료 컨트롤은 나머지 동력원과 부하를 전환하도록 지속적으로 조정됩니다.디젤 제너레이터는 연소 시스템으로의 연료 공급이 증가하면 부하가 증가하는 반면 연료 공급이 감소하면 부하가 해제됩니다.

주요 전력망 지원

디젤 발전기 세트는 정전 시 전원 공급 장치로서 잘 알려진 역할 외에도 두 가지 뚜렷한 방법으로 전 세계 주요 전력망을 일상적으로 지원합니다.

그리드 지원

병원 및 수력발전소에서 사용되는 비상 대기 디젤 발전기는 보조 기능으로 미국에서, 그리고 최근 영국에서 다양한 이유로 각 국가 그리드를 지원하기 위해 널리 사용되고 있다.영국에서는 단기 운용 준비금으로 알려진 입찰이 상당히 변동적인 가격을 보이고 있으며, 2012년부터는 입찰 가격이 하락함에 따라 주로 현장 디젤 사용을 수반하는 수요측 참여량이 감소하였다.최대 부하가 약 60GW인 국가 그리드를 지원하기 위해 0.5GWe의 디젤이 사용되기도 했습니다.이 세트는 200kW ~2MW의 크기 범위로 되어 있습니다.예를 들어, 통상적인 660MW의 대규모 설비의 갑작스런 상실이나,[2] 정상적인 회전 예비량을 잠식하는 예기치 않은 전력 수요의 급격한 증가 중에 발생합니다.

이는 쌍방 모두에게 유익합니다. 디젤은 다른 이유로 이미 구입했지만, 신뢰성을 위해서는 완전한 부하 테스트가 필요합니다.그리드 병렬화는 이를 위한 편리한 방법입니다.이 운용방법은 일반적으로 발전기의 운용과 시스템 운용자와의 상호작용을 관리하는 제3자 집약자에 의해 실시된다.

이러한 디젤은 사이트에 영향을 주지 않고 2분 이내에 병렬로 가동할 수 있습니다(사무실이나 공장을 종료할 필요가 없습니다.이는 저온에서 12시간 걸리는 베이스 부하 발전소보다 훨씬 빠르고, 몇 분 걸리는 가스터빈보다 더 빠르다.연료 측면에서 디젤은 매우 비싸지만, 이 임무에 사용되는 시간은 연간 수백 시간뿐이며, 디젤 디젤의 가용성으로 인해 부분 부하에서 지속적으로 비효율적으로 작동하는 베이스 로드 스테이션의 필요성을 방지할 수 있습니다.사용되는 디젤 연료는 어차피 테스트에 사용되었을 연료입니다.

영국의 내셔널 그리드는 일반적으로 백업 디젤을 통해 약 2GW의 고객 수요 감소에 의존할 수 있으며, 연간 약 10~40시간 동안 국내 수요가 최대에 달할 것으로 예상됩니다.내셔널 그리드는 이러한 디젤을 제어하지 않습니다.고객은 각 사이트의 소비에만 부과되는 시스템(TNUoS)의 "삼중" 전송 네트워크 사용을 피하기 위해 국내 수요가 피크인 3시간 30분에 실시합니다.국내 수요의 피크 시간인 3시간 30분이 언제가 될지는 미리 알 수 없기 때문에 고객은 연간 3시간보다 훨씬 더 많은 30분 동안 디젤을 가동해야 합니다.

영국에서 신뢰성 있게 작동 가능한 대기 발전의 총 용량은 약 20 GW로 추정되며, 그 대부분은 디젤 엔진에 의해 구동된다.이는 영국 시스템 피크의 거의 29%에 해당하는 수치이지만 동시에 발생하는 것은 극히 일부에 불과합니다.대부분의 공장은 대규모 사무실 블록, 병원, 슈퍼마켓 및 공항과 같이 지속적인 전력이 중요한 다양한 시설을 위한 것입니다.그러므로, 대부분은 도시 지역, 특히 도시와 상업 중심지에 있다.약 10%의 발전소가 1MW를 초과하고 약 50%가 200kW-1MW 범위이며 나머지 40%는 200kW 미만인 것으로 추정된다.비록 성장하고 있지만, 극히 적은 비율만이 피크 로핑에 정기적으로 사용되는 것으로 알려져 있으며, 대부분은 대기 세대만을 위한 것이다.이 단락의 정보는 정부 보고서의 섹션 6.9 "배전망 [3]지원을 위한 임베디드 세대 스케줄링의 장벽 극복"에서 비롯되었다.

영국에서는 풍력 [4]발전소와 같은 재생 에너지원의 변동적인 생산량을 균형 있게 하기 위해 디젤 발전기(디젤 발전기)의 사용이 증가하고 있다.

프랑스에서는 영국의 단기 운용 예비비와 유사한 시스템이 운영되고 있다.이는 EJP로 알려져 있습니다. 그리드 부하가 높을 때 특별 관세는 최소 5GW의 디젤 발전 세트를 사용할 수 있도록 동원할 수 있습니다.이 경우, 디젤의 주요 기능은 그리드에 전력을 공급하는 것입니다.

전기망과 동기하여 정상적으로 작동하는 동안 발전소는 5%의 강하 속도 제어로 제어됩니다.즉, 최대 부하 속도가 100%이고 무부하 속도가 105%입니다.이것은, 발전소의 수렵이나 드롭 다운을 수반하지 않고, 네트워크의 안정적 운용을 위해서 필요합니다.일반적으로 속도 변화는 미미합니다.출력 조정은 원심 조속기의 스프링 압력을 증가시켜 드로프 곡선을 천천히 상승시킴으로써 이루어진다.일반적으로 이것은 모든 발전소에 대한 기본 시스템 요건이다. 왜냐하면 오래된 발전소와 새로운 발전소는 외부 [5]통신에 의존하지 않고 주파수의 순간적인 변화에 대응하여 호환성이 있어야 하기 때문이다.

발전비

다음 항목도 참조하십시오.서로 다른 전원에서 발생하는 전력의 상대적 비용

일반적인 운용비

연료 소비는 디젤 플랜트 소유 및 전력 애플리케이션 운영 비용의 주요 부분이며, 자본 비용은 백업 발전기의 주요 관심사이다.특정 소비량은 다양하지만, 현대식 디젤 공장은 거의 최적에 가까운 65-70% 부하에서 리터당 최소 3kWh(약 30%의 연비)[6][7]를 발생시킵니다.

발전기 크기 및 정격

순위

발전기는 손상 없이 안정적으로 필요한 예상 전력을 공급해야 하며, 이는 제조사가 특정 발전기 세트 모델에 대해 하나 이상의 등급을 부여함으로써 달성됩니다.예비발전기로 작동하는 발전기의 특정 모델은 연간 몇 시간만 작동하면 되지만, 주발전기와 동일한 모델은 계속 작동해야 한다.대기 발전기는 운전 시 지정된 과부하(예: 10% 과부하)로 운전할 수 있으며, 이는 예상되는 짧은 운전 시간 동안 허용될 수 있다.같은 모델의 발전기는 연속적인 업무보다 대기 서비스의 등급이 더 높습니다.제조업체는 국제적으로 합의된 정의에 따라 각 세트에 등급을 부여합니다.

이러한 표준 정격 정의는 제조업체 간의 유효한 비교를 허용하고 제조업체가 기계를 잘못 평가하는 것을 방지하며 설계자를 안내하기 위해 설계되었습니다.

제너레이터 정격 정의

스탠바이 정격은 통상적인 전원 공급 중단 기간 동안 비상 전원을 공급하기 위해 적용 가능.이 정격에는 지속적인 과부하 기능을 사용할 수 없습니다(ISO3046, AS2789, DIN6271 및 BS5514에 따른 연료 정지 출력과 동일).명목상 정격.

일반적인 응용 프로그램 - 병원, 사무실, 공장 등에 있는 비상 발전소그리드에 연결되지 않았습니다.

프라임(무제한) 등급:건설 전력 애플리케이션에는 사용하지 마십시오.다양한 부하로 무제한으로 출력 가능.12년에 [citation needed]최대 1시간 동안 비상 사용을 위한 과부하 능력이 10%인 프라임 정격 ekW의 전형적인 피크 수요는 100%이다.10%의 과부하 기능은 한정된 시간 동안 사용할 수 있습니다(ISO8528에 준거한 Prime Power와 ISO3046, AS2789, DIN6271 및 BS5514에 준거한 과부하 전력).이 정격은 일부 제너레이터 세트 모델에 적용되지 않습니다.

일반적인 응용 프로그램 - 발전기가 원격 채굴 또는 건설 현장, 박람회장, 축제 등을 위한 유일한 전원 공급 장치인 경우.

기준 기본 부하(연속) 정격: 최대 출력 정격까지 연속적으로 전력을 공급하여 무제한 시간 동안 사용할 수 있습니다.이 정격에는 지속적인 과부하 기능을 사용할 수 없습니다.정격에 대해서는, 공인 디스트리뷰터에 문의해 주세요(ISO8528, ISO3046, AS2789, DIN6271, 및 BS5514에 준거한 연속 전력에 상당).이 정격은 일부 제너레이터 세트 모델에 적용되지 않습니다.

일반적인 용도 - 연속적으로 변하지 않는 부하를 구동하거나 주 전원과 병렬로 연결되어 연간 최대 허용 수준 8,760시간 동안 지속적으로 전력을 공급하는 발전기.이는 예를 들어 연간 200시간 동안만 발생할 수 있지만 피크 면도/그리드 지원에 사용되는 세트에도 적용됩니다.

예를 들어, 특정 세트의 스탠바이 정격이 1000kW인 경우, Prime Power 정격이 850kW, Continuous 정격이 800kW가 될 수 있습니다.단, 이러한 등급은 제조원에 따라 다르며 제조원의 데이터 시트에서 취득해야 합니다.

데이터 플레이트에 3가지 등급이 모두 표시되어 있는 경우가 많지만 스탠바이 등급 또는 프라임 등급만 표시되어 있는 경우도 있습니다.

사이징

단, 일반적으로 접속할 필요가 있는 최대 부하의 크기와 허용 가능한 최대 전압 강하는 정격 자체의 크기가 아니라 설정 크기를 결정합니다.모터를 시동하는 데 세트가 필요한 경우, 일반적으로 가장 먼저 시동되는 모터의 최소 3배 이상이 세트가 되어야 합니다.즉, 선택한 세트의 정격 근처에서는 작동하지 않을 가능성이 있습니다.

많은 제너레이션 세트 제조업체는 특정 로드 조합에 대해 올바른 세트 선택을 가능하게 하는 소프트웨어 프로그램을 보유하고 있습니다.사이징은 사이트 조건과 제너레이터 세트로 [8]구동되는 어플라이언스, 장비 및 디바이스의 유형을 기반으로 합니다.

연료

디젤 연료의 이름은 디젤 엔진에서 따온 것이며, 그 반대도 아닙니다. 디젤 엔진은 단순히 압축 점화 엔진이며 구성 및 위치에 따라 다양한 연료로 작동할 수 있습니다.가스 그리드를 연결할 수 있는 경우, 가스 그리드는 거의 모든 전력 차단 동안 가압된 상태로 유지되기 때문에 가스가 자주 사용됩니다.이는 흡기와 함께 가스를 도입하고 소량의 디젤 연료를 사용하여 점화함으로써 구현됩니다.100% 디젤 연료 작동으로 [9]즉시 전환할 수 있습니다.

더 많은 시골 환경이나 저부하율 공장의 경우, 원유에서 파생된 디젤 연료가 일반 연료입니다. 중질유보다 얼 가능성이 낮습니다.내구성은 탱크 크기에 따라 제한됩니다.디젤 엔진은 천연가스, 알코올, 가솔린, 목질가스부터 디젤유의 연료유, 상온에서 기름과 같은 값싼 잔류 연료에 이르기까지 모든 종류의 원유 증류액과 함께 작동할 수 있으며 연료 라인을 [10]따라 흐를 수 있도록 가열해야 합니다.

대형 엔진(약 3 MWe에서 30 MWe)은 정제 공정의 끝에서 추출한 중유(기본적으로 타르)를 사용하는 경우가 있습니다.연료 오일이 흐를 수 있도록 가열된 상태를 유지하는 것이 약간 복잡해지면서 연료 과열로 인한 화재 위험을 완화함으로써 이러한 연료는 소규모, 종종 무인 발전소에서 인기가 없게 되었다.

다른 가능한 연료로는 바이오디젤, 직선의 식물성 기름, 동물성 지방과 나무, 글리세린, 석탄수 슬러리 등이 있습니다.이러한 구성 요소는 주의하여 사용해야 합니다. 구성 요소 때문에 엔진을 올바르게 조정하지 않으면 엔진 수명에 악영향을 미칩니다.예를 들어, 석탄수 슬러리 연료를 사용하는 엔진은 고밀도 연료를 필요한 초단시간에 분사할 수 있도록 대형 인젝터로 개조되는 경우가 많습니다.표준 디젤 연료 범위로 점도를 낮추기 위해 연료를 예열할 경우 타로우, 식물성 오일 또는 파라핀 왁스와 같은 다른 고점도 연료를 표준 연료 인젝터와 함께 사용할 수 있습니다.1900년 세계 박람회를 위해 루돌프 디젤이 설계하고 만든 엔진은 그의 시스템을 사용하는 대부분의 현대 엔진처럼 석유 제품이 아닌 땅콩기름으로 연료를 공급받았다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ [1] 2008년 11월 7일 Wayback Machine에서 아카이브 완료
  2. ^ "Short Term Operating Reserve (STOR)". nationalgrideso.com. Retrieved 2012-07-13.
  3. ^ "Overcoming Barriers To Scheduling Embedded Generation To Support Distribution Networks" (PDF). BERR. Archived from the original (PDF) on 2010-03-04. Retrieved 2014-07-15.
  4. ^ "Diesel farms make fresh bids to supply National Grid back-up power". 6 December 2016.
  5. ^ 속도 저하 및 발전신청서 주 01302. 2. 우드워드.속도
  6. ^ "Cummins Power Generation : Model DGDB" (PDF). Cumminspower.com. Retrieved 2013-10-28.
  7. ^ "Approximate Diesel Generator Fuel Consumption Chart". Dieselserviceandsupply.com. Retrieved 2012-07-13.
  8. ^ "basic sizing of diesel generators". wellandpower.net. Retrieved 2019-06-03.
  9. ^ "Low Speed Engines". Manbw.com. 2008-11-19. Retrieved 2009-05-11.
  10. ^ "Dual-fuel-electric LNG carriers" (PDF). Thedigitalship.com. Archived from the original (PDF) on 2011-06-26. Retrieved 2013-10-28.