Накопитель вместе с ДГУ и солнцем
Дизельный генератор на четверти нагрузки расходует топливо почти как на полной, но изнашивается быстрее. Накопитель убирает его из мелких аварий и заставляет работать только в номинале.
Чем вредна недогрузка генератора
Дизель проектируется под нагрузку 70–80 % от номинала. На такой нагрузке он выходит на рабочую температуру, топливо сгорает полностью, ресурс расходуется по паспорту.
Если генератор гоняют на 20–30 %, начинается то, что механики называют мокрым стеком: топливо не сгорает целиком, несгоревшая солярка и масло копятся в выхлопном тракте, зеркало цилиндра полируется, компрессия падает. Расход на киловатт-час растёт, а капремонт приходит вдвое раньше срока.
При этом на большинстве объектов генератор именно так и работает. Он выбран по максимальной нагрузке, которая бывает раз в год, а запускается на реальную, которая втрое меньше.
Генератор на четверти нагрузки убивается быстрее, чем на полной.
Что меняет накопитель
В связке роли распределяются так. Накопитель держит нагрузку сразу и молча. Если сеть вернулась за 10 минут, генератор вообще не запускался. Если авария затянулась, ДГУ стартует, но берёт на себя не только текущую нагрузку, а ещё и заряд батареи — то есть выходит на 70–80 % и работает в правильном режиме. Затем он глушится, и объект снова питается от накопителя.
Получается циклический режим: генератор работает короткими сессиями на полной нагрузке вместо того, чтобы сутками тарахтеть на четверти.
Сколько топлива это экономит
Прикидка по вашим числам. Расход считается по типовой норме 0,22 литра на киловатт-час выработки, для оценки этого достаточно.
Топливо — не единственная статья. Добавьте моточасы до капремонта, замену масла и фильтров, доставку топлива на удалённые объекты и штрафы за срыв сроков из-за отказа генератора при запуске.
Три схемы, которые мы применяем
Резерв с редким генератором
Накопитель закрывает 90 % отключений полностью. ДГУ остаётся на длинные аварии и запускается несколько раз в год. Подходит объектам с сетью, где отключения короткие, но частые.
Островной микрогрид
Сети нет вообще: карьер, вахтовый посёлок, удалённая насосная. Днём работает солнце и заряжает накопитель, ночью питает батарея, генератор включается только при затяжной облачности. Экономия топлива достигает 60–70 %, потому что генератор перестаёт работать круглосуточно.
Ограничение мощности генератора
Существующий ДГУ не тянет пусковые токи новой нагрузки. Вместо замены генератора ставится накопитель, который берёт пики на себя. Дешевле, чем менять машину на более мощную.
Без накопителя солнечная станция на объекте с ДГУ работает вполсилы: как только выработка превышает нагрузку, инвертор её ограничивает, иначе генератор пойдёт вразнос. С накопителем излишек уходит в батарею, а не в никуда. На практике это добавляет 20–35 % к полезной выработке той же станции.
Что нужно проверить перед проектом
- Тип регулятора ДГУ. Электронный регулятор оборотов работает с накопителем корректно, механический требует доработки или замены.
- Возможность внешнего управления. Нужен доступ к сигналам старта и стопа, чтобы EMS запускал генератор по своему алгоритму, а не по пропаданию сети.
- Минимально допустимая нагрузка. У части машин производитель ограничивает работу ниже 30 % по времени, это учитывается в алгоритме.
- Реальная наработка. Счётчик моточасов и журнал запусков за год покажут, сколько вы тратите на самом деле, а не по ощущениям.
Что спрашивают чаще всего
Подойдёт ли мой генератор для работы с накопителем?
В большинстве случаев да. Ключевые требования: электронный регулятор оборотов и доступ к сигналам дистанционного пуска и останова. Машины с механическим регулятором работают хуже, потому что хуже держат частоту при набросе нагрузки, но и с ними есть решения. Модель и год выпуска мы проверяем на этапе аудита до того, как что-то предлагать.
Не будет ли генератор чаще запускаться из-за заряда батареи?
Наоборот, реже. Заряд идёт в те же сессии, когда генератор и так работает, просто он берёт на себя больше нагрузки и выходит в номинальный режим. Число запусков падает, потому что короткие аварии закрывает накопитель без участия ДГУ. А именно запуски и остановы изнашивают двигатель сильнее всего.
Что будет, если накопитель разрядится, а генератор не заведётся?
Тот же сценарий, что и без накопителя, только наступает он позже. Поэтому в островных схемах мы закладываем аварийный порог: при снижении заряда ниже установленного уровня система заранее пробует запустить ДГУ и, если он не отвечает, шлёт аварию на мониторинг и оператору. Проверка запуска раз в месяц по расписанию — тоже функция контроллера.
Можно ли добавить солнце позже?
Да, если это заложено в проекте. При AC-схеме солнечный инвертор просто подключается к той же шине, ничего переделывать не нужно. При DC-схеме нужен запас по входам преобразователя, и его резервируют заранее. Разбор обеих схем есть в отдельной статье журнала.
Сколько такая система живёт в островном режиме?
Батарея в островном режиме циклируется ежедневно и глубже, чем в сетевом, поэтому расчётный срок ближе к 10–12 годам, а не к 15. Мы закладываем это в ТЭО сразу: считаем стоимость владения на весь срок, включая замену модулей, а не только цену покупки.