康明斯发电机组的黑启动原理

　　所谓黑启动，是指在重大系统故障或全系统范围停电的情形下，在没有市电支持的状况下重启无自起动能力的发电机组，逐渐扩大装置恢复范围，最终实现整个系统的恢复。简易来讲黑起动的目的就是以最快速度起动更多发电电源，从而恢复更多的发电能力。业内部分人士将“黑启动”形象的比喻为电网的“打火机”。

　　发电厂按使用能源划分有下述基础分类：火力发电厂（火电厂）、水力发电厂以（水电站）及核能发电厂（核电站）等等。火力发电厂的发电机组按照柴油发电机组的形式，又可分成燃煤的汽轮发电机组、燃气轮机发电机组，两者优点的高效率的燃气轮机-汽轮机联合循环发电机组。因为600KW级及1000KW级的超临界燃煤汽轮发电机组的国产化技术成熟，效率明显高于300KW级及以下的小功率发电机组，相应排放也优于小容量发电机组，国家出台了燃煤火力发电厂“上大压小”的政策，按照该政策，除非是分布式能源配套项目、热电联产发电机组或者钢铁厂等用电大户的自备电厂等项目，新建的燃煤火力发电厂只核建600KW级及以上汽轮发电机组。

　　另外，随着环境压力的日益严峻，新建的燃煤火力发电厂需要同步配套建设脱硫、脱硝以及除尘等环保设施，国家电厂上网电价政策中，也考虑到了电厂的环保成本并进行相应补贴。我国煤炭资源丰富，因此火力发电厂占有发电市场绝大部分份额，近年来随着太阳能板价格的下降带来发电成本的下降，新能源发电竞争力的提升，以及国家对节能减排和环保问题的重视，将大力发展清洗能源和可再生能源，燃煤火力发电厂的份额连续下降，而燃气火力发电厂，水力发电厂，核能发电厂以及其他可再生能源类别的发电厂，包括地热发电厂、潮汐发电厂和太阳能发电厂等占有的发电市场份额在不断提高。其中，火力发电厂，水力发电厂，核能发电厂由于事关人身安全和装备安全的装置众多，相关规范和标准一直都有配套后备保安康明斯发电机组的要点，特别是2011年日本大地震引发海啸致使的福岛第一核电站损坏，对电厂保安柴油发电机组的必要性敲响了警钟，各国对保安康明斯发电机组的重视程度空前提升，在国内核电站的安全应对措施中有一个PF项目（Post Fukushima nuclear power plant accident），其中很重要的一项就包括对核电站配套的备用柴油发电机组的结构形式、冗余备份程度、机动能力和容量进行重新评估，在原来已经配置的机房安装的固定式备载柴油发电机组和大容量储能蓄电池的基础上，增加移动式备载柴油发电机组以及集中存放，具备直升机投放、快速机动能力的移动式后备柴油发电机组。

　　现阶段火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂针对保安柴油发电机组分别出台了相关规范及标准，包括实用于火力发电厂的《GB 50660-2011大中型火力发电厂规划规范》呼和浩特康明斯发电机、《DL／T5153-2014火力发电厂厂用电规划技术规程》，适用于水力发电厂的《NB／T 35044-2014水力发电厂厂用电设计规程》和实用于核能发电厂的《EJ／T625-2004核电厂应急电源用柴油发电机组准则》、《GB／T 12788-2000核电厂安全级电力装置准则》以及《EJ／T639-1992核电厂安全级电力系统及装置保护准则》，对不同类型发电厂的保安康明斯发电机组的技术要求、控制作用、功率和选用都提出了主要的要点。

　　除配置前述的保安柴油发电机组外，在一些市电调度指定的个别需要具备黑启动功能的发电厂，还需要配置黑起动康明斯发电机组，当然也可以通过优化电气主接线，将上述保安康明斯发电机组和黑启动柴油发电机组合二为一，统一考虑容量及选型，合并设置一台具备黑起动能力的保安柴油发电机组。

　　所谓黑启动，是指大面积停电后的系统自恢复，整个系统因损坏停运后，装置全部停电（不排除孤立小电网仍维持运转），处于全“黑”状态西宁康明斯发电机，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有自起动能力的发电机组起动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个装置的恢复。由于燃煤发电厂起动工艺教程复杂，辅助装备功率较大，需要的厂用电量较大，对具有自起动能力的发电机组要求非常高，因此常采用柴油发电机组作为燃煤发电厂的黑启动电源。发电机组具有黑起动功能不仅是电站在全厂失电情形下安全生产自救的必要举措，也是市电发展的需要。

　　选取发电机组公司，有做过发电机组黑起动的作为首先讲解。因为黑起动电源通常都是高压发电机组。必须经偏高压测试。而当前发电机组制造商水平层次不齐。

　　因为黑起动柴油发电机组价格比较昂贵，故而布置中尽可能地减小容量和优化配置以节约费用，详细对策有：

　　因为柴油发电机容量在费用上的影响大于发电机，而且，在选择中往往柴油发电机功率能满足启动和连续有功容量要点而发电机不能满足电压降的kVA要求，康明斯可以发电机kVA容量尽量大于柴油发电机容量，而不是标准的配套配置。

　　黑启动柴油发电机组的费用不随功率的变大呈正比例延迟，而是越大时延长越快。于是可以采用小容量易见电机组并机的方法。而且，小发电机组的启动成功率远大于大发电机组。缺陷是要考虑小发电机组并行的同期装置和负荷分配。

　　由于交流发电机可以短时过载运行，也能承受短时过热，可以选择其过负荷能力尽量减小柴油发电机组的容量。通常柴油发电机在冷机状况下有120% 运行1h的过负荷能力。如果增加柴油发电机排气冷却器，可以在费用增加不多的状况下提高出力50%，也是一个不错的采用举措。

　　另外，操作快速可靠响应的励磁控制系统（建议采取永磁机发电机组），在电压降落时快速反应进行强励，从而改善电压降和降低发电机需要功率，也是很好的经济型措施。该办法需要软件模拟以确认其暂态调整能力。

　　由于这些火电发电机组其实是要边发电边用电的，尤其是发电机组一旦停转，起动过程可从几十分钟到几个小时不等，这个程序中无法供应电量。

　　（2）然后各类黑起动授权厂商：发电机组开始发力，使各个电力孤岛开始内部运行，让区域内更多的负载亮起来；

　　某电厂由两台30KW汽轮发电机构成，以供热、供气湖北康明斯发电机、发电综合运转。在电厂建设初期，用外部市电临时将辅机带起来，当电厂建成后，汽轮发电机由柴油发电机来起动，整个电厂形成一个完全独立的自备电站。

　　柴油发电机组主要负荷为高压给水泵，高压循环水泵、高压引风机，高压送风机，高压负载根据工艺要求顺序启动，因1000kW高压给水泵起动容量较大，在柴油发电机已带部分负荷状况下，启动高压给水泵会致使康明斯发电机组较大的电压跌落，因此对高压给水泵采取变频器的起动方式，不采用软起动器来起动是由于软启动器仍需较大启动功率，而且启动力矩受限，存在谐波等问题，选取变频器起动容量小，起动力矩大，起动完成后，还可通过改变变频器频率进行节能运行。

　　2005年9月26日，受第18号台风“达维”的危害，海南省出现了罕见的全省范围大面积停电，当时负责运营处于孤岛运行的海南市电的广东大电公司子公司海南电网公司立即实施了黑起动办法，这是国内当时第一次实战的“黑启动”。在正式下达“黑起动”命令后仅1h25min，就有电厂宣告“黑启动”成功，装置开始逐步恢复供电。

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