Өгөгдлийн төвийн цахилгаан системд ердийн ашигладаг генераторын төрлүүд аль нь вэ?

Дизель Генератор: Найдвартай Нөөцийн Цахилгааны Үндэс

Яагаад Дизель Генератор Өгөгдлийн Төвийн Нөөцийн Системд Ноёрхож Байна

2023 оны Uptime Institute-ийн судалгаагаар дэлхийн өгөгдлийн төвүүдийн нөөц системийн ойролцоогоор 73 хувь нь дизель генератор дээр ажилладаг. Эдгээр машинууд гол цахилгааны сүлжээ бүрэн ажиллагаагаа зогсоодог үед ч гэсэн ажиллах чадвартай тул ихэвчлэн стандарт болон хувирсан. Үзүүлэлтүүд мөн тодорхой хэсгийг илэрхийлдэг. Дизель хөдөлгүүрүүд түлшний 45-50 хувийг ашигтай цахилгаан болгон хувиргадаг бөгөөд энэ нь байгалийн хийн хувилбараас гарах ойролцоогоор 30-35 хувийг давуу талтай. Гэхдээ хамгийн чухал зүйл бол эдгээр генераторууд хэр хурдан ажиллаж эхэлдэг вэ гэдэг юм. Тэд бүх ачаалтыг мөгөөрсөн мөчид хүлээн авдаг бөгөөд серверийн ажиллагааны хувьд миллисекунд бүр чухал учраас энэ нь ихээхэн ялгаатай. Ихэнх объектууд нутгийн цахилгаан урт хугацаагаар ажиллагаагаа зогсоодог үед бие даасан байхын тулд дор хаяж гурваас дээш өдрийн турш ажиллах хангалттай түлшээ газарт нь хадгалдаг.

Үйлдвэрлэлийн шинжилгээнүүдийн дагуу, сайн хадгалж ашигладаг дизелийн систем нь гурван гол хамгаалалтын аргаар 99.99% итгэмжлэгдсэн ажиллагааг хангаж чаддаг: олон шатлалтай шүүлтүүр нь бохирдлын эсрэг хамгаална, долоо хоногт нэг удаа автоматаар өөрийгөө шалгах систем нь 10 секундын дотор эхлэх чадварыг баталгаажуулдаг ба дубликат хөргөлтийн систем нь дулааны гэмтлийг урьдчилан сэргийлнэ.

Дизель Хөдөлгүүрийн Поршенууд Их Итгэмжлэгдсэн Ажиллагааг Хэрхэн Баталгаажуулах Вэ

Орчин үеийн дизель поршеньт хөдөлгүүрүүд шууд түлш шахах технологийг ашиглан искэрийн хугацааг зөвхөн 0.3 секунд болтол багасгадаг буюу хуучин механик системүүдтэй харьцуулахад 60% илүү хурдан байдаг. Зэвэрдэггүй гангаар хийсэн поршеноор шаталтын температурыг хамгийн ихдээ 2,300°F (1,260°C) хүртэл тэсвэрлэж, 30 минутын турш 110% ачааллын давхаргад ямар ч гэмтэлгүй ажиллах боломжийг олгодог тул гэнэт орж ирэх пик ачааллыг зохицуулахад тохиромжтой.

Хэмжээний Тодорхойлолт ба Давхардсан Байгууламжийн Стратеги: N+1 ба 2N Тохируулга

Түвшин IV-ийн нөхцөлд 99.995% ажиллагааны баталгааг шаарддаг том жижигшүүр компаниуд ихэвчлэн 2N давхардуулах тохиргоог бүрэн ашигладаг. Харин ихэнх компаний өгөгдлийн төвүүд өөр арга хэрэглэдэг бөгөөд N+1 давхардуулалт гэж нэрлэгдэх, ямар нэгэн зүйл буруу болоход нэг нэмэлтээр авчрах зарчимд суурилдаг. Жишээ нь ердийн 20 мегаваттын кампусын байгууламжийг авч үзье. Арван том 4МВт-ын генератор суурилуулахын орондоо, эдгээр төвүүд ихэвчлэн хорь жижиг 2.2МВт-ын нэгжийг сонгодог. Энэ нь засвар үйлчилгээний үеэр бүх үйл ажиллагааг зогсохгүйгээр тусдаа генераторууд дээр ажиллах боломжийг олгох тул энэ нь уян хатан байдлыг хангана. Олон жижиг нэгжтэй байх нь цөөн том нэгжтэй байхад боломжгүй дотроосоо дахин ажиллаж эхлэх боломжийг бий болгодог гэдгийг ийнхүү бодож үзвэл логиктай санагддаг.

Нөхөн олборлох технологийн хяналт ба маш бага хүхрийн түлшний дизелийн хөгжил

Улсын хэмжээнд тавигдах жинхэнэ ноцооны (ULSD, <15ppm) шаардлагад нийцсэн EPA 4-р түвшний генераторуудын бөөмсийн ялгаруулалтыг 2020 оны өмнөх загваруудтай харьцуулахад 90% бууруулсан. Сонгон каталийн буцалгааны (SCR) систем нь дизелийн гар уур амьсгалын шингэний тусламжтайгаар NOx-ийн ялгаруулалтыг 85–95% хүртэл багасгаж, 0.4г/кВтц-аас доош чадал үзүүлдэг бөгөөд Европын Холбооны V үе шатны хатуу стандартад нийцнэ.

Байгалийн хий ба Хоёр Түлшний Генераторууд: Уян хатан, Цэвэр Сонголтууд

Түлшний хангалтат байдлын хязгаарлалт бүхий Хотын Өгөгдлийн Төвүүдэд Нэмэгдсэн Хэрэглээ

Захидалтын хууль эсвэл орчны хяналтын дүрэмд нийцэхгүй учраас дизелийн түлш хадгалах боломжгүй байгаа хотын өгөгдлийн төвүүд байгалийн хийн генератор руу илүү ихээр эргэж байна. Одоо байгаа хоолойн инфраструктурыг ашиглах нь томоохон түлшний савыг газар дээр хадгалах шаардлагыг арилгаж, урсаж гарах эрсдэлийг бууруулах, шингэн түлшний холбогдолтой засвар үйлчилгээний зардлыг багасгадаг.

Хос Түлшний (Дизель + Байгалийн Хий) Системийн Ажиллагааны Давуу Тал

Хоёр түлшний генераторууд хангамжийн саатал эсвэл үнийн хэлбэлзэлтэй үедээ түлшний боломжит байдлаас хамааран дизель ба байгалийн хий хооронд автоматаар шилждэг бөгөөд илүү ихээр тэсвэрт чадварыг хангана. Гол давуу талуудад дизельтэй системүүдтэй харьцуулахад 30–50% бага жижиг хэсгүүдийн ялгаруулалт, ердийн үйл ажиллагааны үеэр илүү хямд байгалийн хийг ашигласнаар зардал хэмнэх болон хоолойн шугамын салгалт зэрэг аврах үед дизел рүү хялбархан шилжих чадвар орно.

Тасралтгүй хангамж болон урт хугацааны ажиллагааны туршид хоолойн шугамд интеграцлах

Хооллох системийн томоохон гэрээнүүдийг ихэнх компаниуд байгуулдаг бөгөөд овоорхон хангамжийн замаар байгалийн хийг холбосноор практик хувьд тасралтгүй ажиллах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч энд нэгэн бэрхшээл байдаг. Төв системд хэт итгэх нь юу болдогийг бид бүгд мэднэ. 2021 онд гарсан цасны дайны жишээг авч үзье. Даралт уналтанд орсон үед Техасын дагалдан ажиллуулагч төхөөрөмжүүд бүрмөсөн зогссон. Гэхдээ ухаалаг үйлчлүүлэгчид энээс суралцсан. Одоо ихэнх үйлдвэрийн талбайд хийн нөөцийн савыг байршуулж, гол хангамж тасарвал үйл ажиллагааг гурваас дээш өдөр тасралтгүй явуулах боломжийг бий болгож байна. Эдгээр төрлийн саатлын үед бид ямар чигтэй байгааг нь үндэслэн энэ нь бодитой шийдэл юм.

Устөрөгчийн цахилгаан үүсгүүр ба микро турбин: Цэвэр нөөцийн цахилгаан хангамжийн ирээдүй

Том масштабын талбайд устөрөгчийн технологийг ашиглан хэрэгжүүлж буй туршилтын програм

Их өгөгдлийн төвүүд уламжлалт дизелийн генераторуудын оронд устөрөгчийн түлшний элементийг туршихаар эхэлсэн. Өнгөрсөн жил Вашингтон штатын их сургуулийн нэг дээр хийсэн туршилтаар гол цахилгааны сүлжээ ажиллах боломжгүй болсон 2 хоногийн турш тогтвортойгоор 300 киловаттын цахилгаан эрчим хүчнийг нийлүүлж чадсан. Тэд энэ ажиллагаанд PEM түлшний элементийг ашигласан бөгөөд гаралтанд зөвхөн усны уур л гарсан. Эдгээр туршилтуудын зорилго нь маш энгийн юм - компаниуд цахилгааны тасралт болох боломжгүй чухал үйл ажиллагааны үед устөрөгчийг найдвартай эх үүсвэр болгож болохыг баталж харуулахыг хүсдэг. Зэрэгцээгээр тэд байгууламж доторх устөрөгчийг аюулгүй хадгалахтай холбоотой бүх асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай.

Микро турбина ба түлшний элемент хэрхэн бага нүүрстөрөгчийн үйл ажиллагааг боломж болгодог вэ

Усны найрлагатай урвалын аргаар устөрөгийн түлшний элемент цахилгаан үүсгэдэг бөгөөд шаталтанд орохгүй, азотын исэл (NOx) ялгаруулалтыг бүрэн арилгадаг. Сангийн эрчим хүчний электролизатортой хослуулбал дизелийн системтэй харьцуулахад 2-р ангиллын нийлүүлэлтийн хүрээнд хий гарцыг 45–50%-иар бууруулдаг. Микротурбинууд нь биогаз эсвэл байгалийн хий ба устөрөгийн хольц дээр ажилладаг бөгөөд нүүрстөрөгчийг поситивоор бууруулахад зориулж гамшиггүй шилжих боломжийг олгодог.

Зардал, хэмжээний хувиргалт, цэвэр устөрөгийн дэд бүтцийн сорилтууд

Одоогоор усны задралаар ажилладаг түлшний элементийг сууруулах нь ижил чадал бүхий дизель системд зориулж сууруулахтай харьцуулахад хоёр хагасаас гурвах дахин илүү зардал шаарддаг. Яг одоо энэ үед ногоон устөрөгч хангалтгүй байгаа бөгөөд үйлдвэрлэлийн газраас хэрэгцээтэй газарт хүргэх нь үйл ажиллагааг томруулахад ихэвчлэн саад болдог. Устөрөгч нь дизель шиг их энергийн нягтшилгүй тул дизель шиг ажиллах хугацаатай байх хэмжээний устөрөгчийг хадгалахын тулд ойролцоогоор долоон дахин их зай шаардлагатай. Саяхны АНУ-ын татварын хуулийн өөрчлөлтүүд зарим хөнгөлөлтийг санхүүгийн хувьд санал болгодог ч инженерийн дэд бүтцийн асуудлыг шийдэж, эдгээр системүүд одоо байгаа тоног төхөөрөмжтэй хэрхэн нийцэж ажиллахыг тодорхойлох хүртэл массовоор түгээх боломж бага гэж ихэнх мэргэжилтнүүд үзэж байна.

Генераторын чадал ба ажиллагааны горим: Тухайн ашиглах зориулалтанд тохирох төрлийг сонгох

Стандбай, анхдагч, тасралтгүй цахилгааны чадал (ISO 8528)

Генераторууд нь ачаалал ба ажиллах хугацаанаас хамааран ISO 8528-ын дагуу ангилагддаг бөгөөд энэ нь операцийн хязгаарыг тодорхойлсон олон улсын стандарт юм:

Зөв хэрэглээ нь үйлчилгээний хугацаа ба ашиглалтын үзүүлэлтийг хангаж, буруу хэрэглэх нь илүү эрт дутагдал ба үр ашгийн байдалд хүргэх эрсдэлтэй.

Буруу чадлын ангилал сонгох нь ажиллагаа ба үйлчилгээний хугацаанд үзүүлэх нөлөө

Зөвхөн зогсолтын горимд зориулан тооцоолсон генераторыг жилийн 200 цагаас илүү ажиллуулах нь гарган хийх вентиль ба турбозаргацын температурыг ихэсгэж, үйлчилгээний хугацааг 40%-иар богиносгох магадлалтай. Анхдагч горимд зориулагдсан төхөөрөмжийг 60%-иас доош ачаалалтайгаар ажиллуулах нь шингэн тосны хэтрэлт ба нүүрстөрөгчийн хуралт үүсгэж, түлшний үр ашгийг 17%-иар бууруулна (EnergyTrend шинжилгээ). Эдгээр асуудлууд ихэвчлэн муу ачааллын профайл буюу үйлдвэрлэгчийн зааврыг буруу ойлгохын улмаас үүсдэг.

Генераторын төрлийг ачааллын профайл ба ажиллагааны горимтой нийцүүлэх

99.999% ажиллагаатай байхыг эрмэлздэг цогц байгууламжууд ихэвчлэн N+1 нөөцлөлттэй байдлаар анхдагч чадалтай генераторуудыг суурь ачаалал харилах зориулалтаар ашиглах болон шаардлагатай үед ажиллаж чадах нөөц нэгжүүдийг ашиглах хосолсон аргыг сонгодог. Эрэлт тогтмол хэлбэлзэлтэй байх, жишээ нь, cloud өгөгдлийн төв гэх мэт газруудад 10% орчим хурдтайгаар ачааллыг хүлээн авч чадах анхдагч чадалтай загварууд руу анхаарал шилжих болно. Тоног төхөөрөмж өдөр тутам хийдэг үйл ажиллагаандаа ISO 8528-ын чадлын ангиллыг зөв тохируулах нь маш их ялгаатай. Энэ нь зөвхөн зүйлсийг гладкийн ажиллуулах талаас илүү, нийт үр ашгийг сайжруулах, мөн урт хугацаанд дэлхий даяарх зардлыг бууруулах асуудал юм.

Өгөгдлийн төвийн генераторын стратегийн хүрээнд түлшний сонголт ба орчин үеийн стандартын шаардлагад нийцүүлэх

Цацрагийн зохицуулалт нь дизель, хий болон солирох түлшний сонголтыг хэлбэржүүлж байна

Цацаргын хуулиуд хатуурах нь түлшний сонголтын байдлыг хурдан өөрчилж байна. EPA-ийн 4-р түвшний дэглэм нь хуучин дизель генераторуудаас гарах азотын исэлдэлтийн хэмжээг ихэд бууруулах шаардлагыг тавьсан бөгөөд үйлдвэрлэгчид энэ асуудлыг гол төлөв сонгон шүүгч катализаторын систем ашиглан шийдсэн. Үүний үр дүнд одоо илүү их тооны ажиллуулагчид маш бага сержист дизель болон гидротоосоор боловсруулсан ургамлын тос зэрэг орлох түлш рүү шилжих болсон. Эдгээр шинэ түлшүүд нь ердийн дизельтэй харьцуулахад нүүрстөрөгчийн ялгаралтыг 65-аас бараг 90 хувийн хооронд бууруулдаг. Улсын нийслэл хотууд агаарыг илүү цэвэршүүлэхийг илүү ихээр шаардаж байгаа тул олон аж ахуйн нэгжүүд байгалийн хийн шийдэл рүү эргэж байна. Глобаль борлуулалтын тоо мөн энэ чиг хандлагыг сайтар нотолж байна - инвесторууд одоо шаардаж буй орчин үеийн экологийн, нийгмийн болон засаглалын стандарт шаардлагад нийцэхийн тулд компаниуд 2025 онд дэлхийн хэмжээнд байгалийн хийн эрэлт 23 хувиар нэмэгдсэн.

Түлшний төрлөөр азотын болон хүхрийн исэл, жижиг хэсгүүдийг харьцуулах

Шаталтын дараах цэвэрлэгээний системтэй орчин үеийн дизелийн хөдөлгүүр нь NOx-ыг хянахад байгалийн хийтэй ижил түвшинд хүрч, HVO-ийн хүчилтөрөгчийн агууламж маш бага байдал нь далайн тээврийн экологийн стандартыг ч хангана.

Итгэх шаардлага, ESG болон Тэгш хөгжлийн зорилтуудыг тэнцвэржүүлэх

Дизель генераторууд нь ашиглахыг хүлээж байгаа талбайд 90 хоног суусан ч гэсэн үргэлж итгэлтэй байсан бол природный хий бол эсрэг юм. Учир нь ойролцоогоор хамгийн хүлээгдээгүй үедээ гэмтэж болох хоолойн сүлжээнд маш ихээр хамаардаг. Тоо мэдээлэл ч гэсэн сонирхолтой зүйлийг харуулж байна - одоогийн өдөр дөнгөж томоос том үйлдвэрийн 80%-иас илүү шинэ генераторын гэрээнд цэвэр тэг түвшиндээ хүрэх зорилгоо биелүүлэхийн тулд аль нэг орлох түлшний сонголтыг заавал оруулахыг шаарддаг. Гэхдээ үнэхээр дэлгэрч буй зүйл бол цахилгаан баттерейг нэмсэн гибрид системүүд юм. Цахилгаан унах үед эдгээр системүүд ачааллыг хуваарилахдаа хуучин арга замаас бараг 30%-иар хурдан шилжилт хийдэг. Мөн дизелийн зардлыг хэмнэх талаар ч бодох хэрэгтэй. Компаниуд ийм аргаар жилийн зарцуулалтаа дунджаар 40%-иар бууруулж чаддаг бөгөөд ингэснээр асуудалд хариу үзүүлэх хурдны эрсдэлийг үл тоомсорлож, илүү ногоёрхог операцийг хэрэгжүүлдэг.

Амьдралын мөчлөгийн зардал шинжилгээ: Түлшний агуулах, засвар үйлчилгээ, нүүрстөрөгчийн үнэ тогтоох

2023 оны Понемоны судалгаагаар, газрын хий рүү шилжих нь компаниудын түлш агуулах зардлыг жилд дунджаар 740 мянган долларыг хэмнэх боломжтой. Гэсэн хэдий ч, хоёр дахь зардал байдаг: цахилгаан хангамжийн шугаманд холбогдох нь километр тутамд ойролцоогоор 180 мянган доллар зарцуулдаг. Нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтыг зохицуулах хууль эрх зүйн орчин бүхий газруудад дизель түлшний хувьд нэмэлт татвар ногдуулдаг бөгөөд энэ нь тонн тутамд 45-90 долларын хооронд байна. Учир нь дизель илүү их нүүрстөрөгчийн бохирдлоо ялгаруулдаг. Иймээс анхны үнээрээ 15-20 хувиар илүү өртөгтэй ч HVO үнэ харьцуулахад өрсөлдөхүйц байна. Арван жилийн хүрээнд ерөнхийд нь үзэхэд SCR технологитой дизель генераторууд нь газрын хийн генераторуудтай харьцуулахад нийтдээ ойролцоогоор 12 хувиар бага зардал гаргадаг. Яагаад гэвэл дизель илүү сайн энерги нягтшилтэй бөгөөд ихэнх үйлчилгээтэй ажиллагсад аль хэдийн сайн мэддэг, боловсронгуй системтэй холбоотой юм.

Нөөцийн цахилгаан генераторуудтай холбоотой түгээмэл асуултууд

Яагаад дизель генераторуудыг өгөгдлийн төвийн нөөцийн цахилгаан хангамжинд ихэвчлэн ашигладаг вэ?

Дизель генераторууд нь хурдан дүүрэн ачаалал шахаж, түлшнээс цахилгаан болгох өндөр үр дүнтэй байдаг тул сүлжээний доголдолд найдвартай нөөцлөлт үзүүлдэг.

Дизель генераторын орчинд үзүүлэх нөлөө юу вэ?

Дизель генератор нь азотын исэл (NOx) ба жижиг хэсгүүдийг ялгаруулдаг ч SCR шиг ялгаралтын хяналтын технологитой орчин үеийн системүүд эдгээр ялгаралтыг ихэд бууруулдаг.

Байгалийн хий, хоёр төрлийн түлшний генератор дизель генератортой харьцуулахад хэрхэн харьцах вэ?

Байгалийн хий ба хоёр төрлийн түлшний генератор ерөнхийдөө дизельтэй харьцуулахад бага хэмжээний ялгаралт үүсгэдэг. Хотын төвүүдэд түлшний хангамж хялбар байдаг, урсгалын эрсдэл багатай учраас илүү тохиромжтой байж болно.

Дизель генераторын ялгарал хянахад ямар ахиц гарч байна вэ?

Ахицад маш бага сержист дизель түлш болон сонгон катализаторын буцалтгагч системийг ашиглах орно. Эдгээр нь NOx-ийн ялгаралтыг 85–95%-иар бууруулдаг.

Өглөгийн төвүүдэд устөрөгчийн түлшийн элемент ашиглах давуу талууд юу байдаг вэ?

Усны уур нь цорын ганц хажуугийн бүтээгдэхүүн болох устөрөгчийн түлшний элементүүд нь цэвэр цахилгаан эрчим хүчнийг хангаж, нүүрстөрөгч болон бохирдуулагчдын ялгарлыг багасгах боломжийг олгоно.

Генераторын зөв чадал сонгох нь ажиллагааны хувьд хэр чухал вэ?

Зөв генераторын чадал сонгох нь маш чухал юм. Буруу хэрэглэснээр чийгтэй давхарлах, нүүрстөрөгчийн хуралдах зэрэг асуудал үүсч, үр ашгийг болон амьдралын хугацааг нь муутгах болно.