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混合解决方案:麦克混合发电机指南的第二部分

时间:2026-04-14 20:37:10 点击:

如果你正在按顺序阅读这个系列,你刚刚完成了对发电机工作原理及这些操作限制在工地上的应用的概述 。如果你现在才加入,或者在上一篇文章中当你看到交流发电机和转速目标时,你的眼睛变得模糊,这里是你需要的关键点。

  1. 大型发电机在固定负载下运行最佳,通常是额定容量的60-80%。 

  2. 在非最佳负载下运行它们会额外花费时间和金钱。

  3. 施工地点的可变需求使得以最佳负载运行 几乎不可能 

你觉得这些苹果怎么样?那么现在既然已经明确,我们只剩下两个选择; 

  1. 接受这一切作为经营业务的成本,追求规模经济,设计一个高度专注于利用这些系统高服务和燃料需求的商业模式,投资于减少排放的技术,以减少发动机24/7运行时的烟雾排放

  2. 或者, 寻找能够解决问题而不引入毁灭性二阶效应的创新解决方案。 

杂交是我们对第二个选项提出的解决方案。在这篇文章中,我将涵盖杂交的“是什么”、“如何做”和“为什么”。我想阐述为什么我认为这是解决方案,同时在后续文章中公平地讨论其局限性和一些令人兴奋的新方法。

什么是 

混合是指将两个系统结合, resulting 在一个完整的系统中,这个系统比其各个部分的总和要好。这是经典的“你得到了我的花生酱和你的巧克力”技巧,通过在组合元素之间发挥协同作用来创造更好的东西。为了将其置于上下文中,我们谈论的是将一个普通的内燃机发电机与一组电池和逆变器结合起来。 

这两个元素单独来看各有用途,并且受到其正常使用情况的限制。我们在发电机方面对此进行了深入探讨。对于电池和逆变器,你通常会在“离网”系统中看到它们,整体系统效率受限于它们通常连接的太阳能电源的不稳定性。这种来自太阳能的不稳定电力生产正是 为什么这些系统需要电池,因为太阳在晚上不照耀,所以我们需要在电池中储存电力。 

这正是电池所提供的关键,它们在电力系统中起到悬挂的作用,吸收高低波动,以提供稳定、可用的电力。从技术上讲,它们 弥合生产与消费之间的差距。在太阳能离网系统中,它们允许不稳定生产为更稳定的负载提供电力。但如果我们将这个反过来,使用它们使不稳定负载能够适应稳定的电源呢? 

如何

让我们回到上一篇文章中的假设性工地,那个配备40kVa大型柴油发电机的工地,该发电机的功率足以应对压缩机的启动负载,但在一天的其他22小时内输出1,200W。我们该如何将这个系统进行混合化呢? 

首先,让我们假设性地分析一下这个负载配置文件在一天中的情况。 

  1. 绝对峰值:40千瓦 

  2. 连续峰值:20千瓦 x 2小时

  3. 背景负载:1.2千瓦 x 22小时

  4. 24小时消耗:((20kW x 2)+(1.2kW x 22)) = 66.4kWh

既然我们已经确定了绝对峰值、峰值连续负载和24小时消耗的负载特性,让我们将其转化为电池和逆变器系统。

  1. 逆变器:4个10千瓦逆变器,带140A直流充电器

  2. 电池:40千瓦的电池,1C放电率

首先,我们将这些电池和逆变器组装成一个完整的系统,并配备控制和远程监控,然后将其连接到40kVa发电机的输出。然后将逆变器系统的输出连接到工地的主配电盘。电池目前处于60%的充电状态。那么接下来会发生什么? 

24小时工作周期将启动新的电力系统,使用2线启动远程启动发电机,为目前处于60%荷电状态(SOC)的电池充电。发电机将以31.2千瓦的输出功率运行半小时,提供剩余约16千瓦时的电力,以充满电池组。假设这个充电是在非高峰负载期间进行的,那么发电机还将提供最小的1.2千瓦备用负载。

接下来,当电池达到100%荷电状态(SOC)时,系统将关闭发电机,并继续由现在充满电的电池组供电。当压缩机启动并运行几分钟后,逆变器和电池将平稳地处理峰值需求,并且逆变器提供完全干净的电源。这将持续11小时…直到电池组达到预设的放电下限,即20% SOC。然后,发电机将再次启动,为电池充电一个小时左右,以补充消耗的32kWh,然后循环再次开始。

为什么

我认为这是一个探索我们为什么进行混合动力的良好起点。在我们刚刚完成的思想实验中,工作地点最初使用了一台40kVa的发电机,全天24小时运行,其中22小时的负载平均为3%。通过增加一些逆变器和电池,这24小时的运行时间变成了2.07小时的运行时间,负载完全稳定在75%。 

这对这个工作地点和在那里工作的人员意味着什么?

  1. 每日运行时间已从24小时减少到2小时,减少了92.4%。 

  2. 两次服务间隔的时间增加了13倍

  3. 平均无故障时间也提高了多达13倍(电力系统没有许多容易损坏的移动部件)

  4. 如果发电机的预期寿命是30,000小时运行时间,那么我们现在可以期望它运行约40年,而不是3年。 

  5. 燃料消耗已经显著减少,大多数发电机在这么低的负载下甚至不列出加仑/千瓦时……是有原因的

  6. 排放和噪音,连同其相关的州或市政罚款/处罚,减少了92.4% 

  7. 电源现在完全干净,没有电压/频率下降和相关设备的磨损,当那个大的感性负载启动时

  8. 发电机运行时间可以安排在期望的安静时间内。 

这些是通过一个具有明确问题的成熟工地的视角来看待混合发电机的“是什么”、“怎么样”和“为什么”。但这并不是全部。一方面,永远不要完全相信那些只描绘美好画面而对存在的妥协和挫折不加承认的销售员的话。另一方面,既然我们已经打破了将生产与消费挂钩所造成的束缚,现在 outside that box 有新的领域可以探索。 

所有这些将在本系列的下一章中探讨。在那里,我们将探讨为什么混合系统在你所看到的每个地方都不是普遍现象,一旦我们超越混合现有发电机,专用系统是什么样的,以及 Victron Energy 的一些非常创新的技术如何打破这一切并开启新的可能性。