上海航天能源股份有限公司 高慧峰

DE65型微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組不間斷電源

上海航天能源股份有限公司 高慧峰

目前，重要負(fù)荷的不間斷供電主要靠UPS來(lái)保障，但大功率的UPS價(jià)格昂貴、占地面積大，環(huán)保性能差，使用率低；基于微型燃?xì)廨啓C(jī)的高度可靠運(yùn)行特點(diǎn)，若實(shí)現(xiàn)供電不間斷，使備用電源轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｓ秒娫磩t可獲得明顯的投資效益。針對(duì)上述現(xiàn)狀，研究開(kāi)發(fā)一套基于微型燃?xì)廨啓C(jī)的不間斷供電系統(tǒng)，且配置相應(yīng)上位控制軟件，具備實(shí)用及展示功能。

燃?xì)?微燃機(jī) 不間斷供電

0 前言

微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組(以下簡(jiǎn)稱(chēng)微燃機(jī))是當(dāng)前技術(shù)先進(jìn)的發(fā)電設(shè)備，其運(yùn)行可靠、電能質(zhì)量穩(wěn)定。微燃機(jī)采用富氧燃燒技術(shù)，整個(gè)燃燒過(guò)程非常充分，污染物排放量極低，NOx僅為9×10-6。所以，非常適合直接安裝于用戶端，保障用戶的供電安全，并能起到節(jié)能環(huán)保的作用。

目前，基于微燃機(jī)的分布式供能系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)得到快速的發(fā)展。這種系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單、設(shè)備運(yùn)行可靠、運(yùn)行模式靈活、后期維護(hù)工作量少，甚至可以做到無(wú)人值守。非常符合分布式供能系統(tǒng)對(duì)原動(dòng)機(jī)的要求。該系統(tǒng)可以并網(wǎng)運(yùn)行或者孤網(wǎng)運(yùn)行，并可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)和孤網(wǎng)模式之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐過(guò)程，我們發(fā)現(xiàn)，如果能夠在自動(dòng)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)不間斷供電的功能，那么，該系統(tǒng)對(duì)于用戶供電的安全性能將得到質(zhì)的提高，必然能夠擴(kuò)大微燃機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，增加系統(tǒng)的功能性，在分布式供能熱電聯(lián)供的基礎(chǔ)之上，替代傳統(tǒng)的UPS和蓄電池組的不間斷供電方式，可起到事半功倍的效果。

1 設(shè)計(jì)主要難點(diǎn)

微型燃?xì)廨啓C(jī)可以與電網(wǎng)并列運(yùn)行(并網(wǎng)模式)和獨(dú)立帶載運(yùn)行(孤網(wǎng)模式)。當(dāng)電網(wǎng)失電時(shí)，微燃機(jī)可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換成孤網(wǎng)模式，但是在自動(dòng)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，要有大約10秒的供電中斷，已經(jīng)影響到用戶的供電。另外，在微燃機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)的條件下，微燃機(jī)需要盤(pán)車(chē)、點(diǎn)火、加速、運(yùn)行等一系列狀態(tài)大約2分鐘后才能進(jìn)入帶載狀態(tài)，以上兩點(diǎn)，都是微燃機(jī)運(yùn)行過(guò)程中可能實(shí)現(xiàn)的供電中斷的情況，也是該項(xiàng)目要重點(diǎn)解決的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵。

2 解決方案

本項(xiàng)目的主要目標(biāo)就是解決微燃機(jī)在并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換為孤網(wǎng)模式時(shí)短暫的斷電工程，經(jīng)過(guò)前期的測(cè)試，該斷電過(guò)程為7~12秒。整個(gè)設(shè)計(jì)擬采用常規(guī)的UPS電源來(lái)支撐這一短暫的斷電時(shí)間，從而做到整個(gè)系統(tǒng)供電的不中斷。由于斷電時(shí)間非常短，UPS的蓄電池組容量非常小，并且該不間斷供電系統(tǒng)在市電正常供應(yīng)的情況下，做為常用的高效供能系統(tǒng)使用。所以，盡管整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合了傳統(tǒng)的UPS電源，但是，他們之間是有本質(zhì)的區(qū)別的。

2.1 不間斷供電工作原理

市電正常供應(yīng)的情況下，微燃機(jī)采用并網(wǎng)不上網(wǎng)的運(yùn)行模式，與市電并列運(yùn)行。當(dāng)市電失電時(shí)，雙模式控制器檢測(cè)到市電側(cè)低壓信號(hào)，控制主控開(kāi)關(guān)分閘，斷開(kāi)主控開(kāi)關(guān)和微燃機(jī)的連接。控制微燃機(jī)進(jìn)行并網(wǎng)到孤網(wǎng)模式的轉(zhuǎn)換，此過(guò)程約7~12秒，微燃機(jī)無(wú)帶載能力，由在線UPS向負(fù)載供電。待微燃機(jī)完全轉(zhuǎn)換為孤網(wǎng)模式后，微燃機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行，繼續(xù)向負(fù)載供應(yīng)電力。當(dāng)市電復(fù)電時(shí)，雙模式控制器檢測(cè)到電壓信號(hào)，控制主控開(kāi)關(guān)合閘，電源立刻切換為市電，同時(shí)，雙模式控制器控制微燃機(jī)完成孤網(wǎng)到并網(wǎng)模式的轉(zhuǎn)換。在整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，完全能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷供電的功能。

2.2 不間斷供電系統(tǒng)組成或構(gòu)成

如圖1所示，整個(gè)不間斷供電系統(tǒng)由C30微燃機(jī)、雙模式控制器、在線UPS、主控開(kāi)關(guān)、上位控制系統(tǒng)和負(fù)載箱等組成。

圖1 不間斷供電系統(tǒng)組成

2.3 不間斷供電系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

2.3.1 系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

(1)系統(tǒng)供電狀態(tài)：無(wú)中斷(0秒)。(2)系統(tǒng)額定功率：65 kW。

2.3.2 雙模式控制器主要技術(shù)指標(biāo)

(1)市電側(cè)電壓輸入：3×400 VAC，3 Wires 3相3線。

(2)負(fù)載側(cè)電壓輸入：3×400 VAC，3 Wires 3相3線。

(3)頻率：50/60 Hz。

(4)工作電壓：24 VDC通過(guò)內(nèi)置AC/DC開(kāi)關(guān)電源。

(5)直流變換器：12V/24 V for C30 專(zhuān)用于C30機(jī)組的電源輸入。

(6)電力消耗：最大100 W。

2.3.3 負(fù)載箱主要技術(shù)指標(biāo)

(1)額定電壓：AC380 V/220 V三相四線制 星型接法。

(2)阻性功率：5 ~100 kW以5 kW步進(jìn)可調(diào)。

(3)阻性功率檔位：5 kW、5 kW、10 kW、20 kW、30 kW、30 kW。

(4)感性功率：5~30 kvar以5 kvar步進(jìn)可調(diào)。

(5)感性功率檔位：5 kvar、5 kvar、10 kvar、10 kvar。

(6)電阻元件：采用合金材料繞至于陶瓷骨架上，無(wú)紅熱現(xiàn)象，溫飄小。

(7)冷卻方式：強(qiáng)制風(fēng)冷，風(fēng)機(jī)電源AC 220 V獨(dú)立供電。

(8)接線方式：A/B/C/N三相四線制，通過(guò)銅排引出。

2.3.4 UPS主要技術(shù)指標(biāo)

(1)輸入電壓：210~475 VAC 3相4線+地線。

(2)輸入頻率：40~70 Hz。

(3)蓄電池組：鉛酸蓄電池，12V，32節(jié)，65 AH。

(4)輸出電壓：380/220 VAC 3相4線+地線。

(5)輸出頻率：50/60 Hz。

(6)輸出功率因數(shù)：0.8。

(7)過(guò)載能力：125% 10分鐘； 150% 1分鐘。

(8)使用環(huán)境溫度：0~40 ℃。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目不僅開(kāi)發(fā)了一套基于微型燃?xì)廨啓C(jī)的不間斷供電系統(tǒng)，并且配置了相應(yīng)的上位控制軟件，具有展示功能，將熱電聯(lián)產(chǎn)和不間斷電源集成到一個(gè)平臺(tái)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)市電和微燃機(jī)運(yùn)行和轉(zhuǎn)換過(guò)程供電的不中斷，并且能在上位機(jī)上展示各種工作狀態(tài)，供客戶參觀演示使用。本技術(shù)可以有效地推進(jìn)熱電聯(lián)供系統(tǒng)在醫(yī)療系統(tǒng)中的推廣，大大促進(jìn)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)業(yè)務(wù)的發(fā)展和應(yīng)用。

基于微型燃?xì)廨啓C(jī)的不間斷供電方案，可以充分發(fā)揮其運(yùn)行可靠性，并且使得備用電源具有日常供電的功能，極大提高設(shè)備的使用率。產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)具有極高的現(xiàn)實(shí)意義。

圖9 爆管判斷截屏

4 趨勢(shì)與展望

綜上所述，搶修輔助決策系統(tǒng)如果不能導(dǎo)入GPS坐標(biāo)點(diǎn)，帶來(lái)的后果是低效率、低準(zhǔn)確率。這樣的情況持續(xù)發(fā)展下去，位置偏差會(huì)累積，給查閱圖紙帶來(lái)不便，并造成不能和其他橫向系統(tǒng)很好地銜接。除此以外系統(tǒng)中一些繪圖、打印格式設(shè)置、比例顯示等功能還需進(jìn)一步提升精準(zhǔn)性。寫(xiě)這篇論文時(shí)，我們已采取了一定的改進(jìn)措施，如通過(guò)解析數(shù)據(jù)庫(kù)格式實(shí)現(xiàn)了GPS數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入，但真正實(shí)現(xiàn)1:10 000及時(shí)性與準(zhǔn)確性的問(wèn)題，還是要將1:10 000和1:500的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，這可以在系統(tǒng)原有的基礎(chǔ)上一步一步完善，也可以在地理信息系統(tǒng)的升級(jí)中予以解決，使燃?xì)釭IS搶修決策系統(tǒng)發(fā)揮更好的作用。

Abstract:This paper introduces the advantage of gas network surveying and mapping with GPS RTK, the feasibility of GPS Coordinate by importing current emergency repair decision system, and gives some suggestions to improve its accuracy.

Keywords:Gas network, Emergency auxiliary decision system, RTK, GPS Coordinate importing

DE65 Uninterrupted Power Supply of Micro Gas Turbine Generator Set

Shanghai Aerospace Energy Co., Ltd. Gao Huifeng

At present, uninterrupted power supply for the important load mainly relies on UPS’s guarantee, but high power UPS is expensive, covers a large area, poor environmental performance, low utilization rate. Basing on highly reliable operation characteristics of micro gas turbine, obvious investment benefits will be obtained by achieving uninterrupted power supply, that is to say, changing the standby power supply into the frequently-used power supply. In view of the above situation, an uninterrupted power supply system basing on micro gas turbine has been developed, configuring the corresponding upper control software. This system has practical and display functions.

gas, micro combustion engine, uninterrupted power supply

Discussion on Application of GPS Coordinate in the Emergency Auxiliary Decision System

Shanghai Dazhong Gas Co., Ltd. Wang Haining