康明斯发电机组的黑启动机理

所谓黑启动，是指在重大装置故障或全系统范围停电的情形下，在没有市电支持的情况下重启无自启动能力的发电机组，逐渐扩大装置恢复范围，较终实现整个装置的恢复。大概来讲黑启动的目的就是以较快转速启动更多发电电源，从而恢复更多的发电能力。业内部分人士将“黑启动”形象的比喻为市电的“打火机”。

发电厂按操作能源划分有下述基础类型：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动机的形式，又可分成燃煤的柴油发电机组、燃气轮机发电机组，两者特征的有效率的燃气轮机-柴油机联合循环发电机组。由于600KW级及1000KW级的超临界燃煤柴油发电机组的国产化技术成熟，效率明显高于300KW级及以下的小容量发电机组，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级及以上柴油发电机组。

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型号的发电厂，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升。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置安全的装备众多，相关规范和标准一直都有配套备用保安柴油发电机组的要求，特别是2011年日本大地震引发海啸致使的福岛第一核电站故障，对电厂保安康明斯发电机组的必要性敲响了警钟，各国对保安柴油发电机组的重视程度空前提高，在国内核电站的安全应对步骤中有一个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载康明斯发电机组的组成形式、冗余备份程度、机动能力和功率进行重新评估，在原来已经配置的机房装配的开放式后备康明斯发电机组和大容量储能电瓶的基本上，增加移动式后备康明斯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、核能发电厂关于保安康明斯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》、《DL／T5153-2014火力发电厂厂用电布置技术规程》，适用于水力发电厂的《NB／T 35044-2014水力发电厂厂用电规划规程》和实用于核能发电厂的《EJ／T625-2004核电厂备用电源用柴油发电机组准则》、《GB／T 12788-2000核电厂安全级电力系统准则》以及《EJ／T639-1992核电厂安全级电力装置及装备保护准则》，对不一样型号发电厂的保安康明斯发电机组的技术要求、控制功用、功率和选择都提出了详细的要求。

除配置前述的保安康明斯发电机组外，在一些市电调度*的个别需要具备黑起动功能的发电厂，还需要配置黑启动康明斯发电机组，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起动康明斯发电机组合二为一，统一考虑容量及选型，合并设置一台具备黑启动能力的保安柴油发电机组。

所谓黑起动，是指大面积停电后的机构自恢复，整个装置因故障停运后，机构全部停电（不解决孤立小电网仍维持运行），处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过机构中具有自起动能力的发电机组起动，带动无自起动能力的发电机组，逐渐扩大机构恢复范围，较终实现整个系统的恢复。因为燃煤发电厂起动工艺过程复杂，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，因此常采用康明斯发电机组作为燃煤发电厂的黑起动电源。发电机组具有黑启动作用不仅是电站在全厂失电情况下安全生产自救的必要方案，也是电网发展的需要。

选购发电机组OEM主机厂，有做过发电机组黑起动的作为首先推荐。因为黑起动电源一般都是高压发电机组。必须经偏高压测试。而当前发电机组制造商水平层次不齐。

由于黑启动康明斯发电机组价格比较昂贵，所以布置中尽可能地减轻容量和优化配置以节约费用，具体途径有：

由于柴油发电机容量在费用上的影响大于发电机，而且，在选取中往往柴油发电机功率能满足启动和连续有功功率要求而发电机无法满足电压降的kVA要求，深圳发电机维修厂家可以发电机kVA容量尽量大于柴油发电机容量，而不是标准的配套配置。

黑起动柴油发电机组的费用不随容量的变大呈正比例增长，而是越大时增长越快。所以可以采用小功率易发电机组并联的步骤。而且，小发电机组的起动成容量远大于大发电机组。缺陷是要考虑小发电机组并行的同期机构和负载分配。

由于交流发电机可以短时过载运转，也能承受短时发烫，可以采用其过负载能力尽量减少康明斯发电机组的功率。通常柴油发电机在冷机现状下有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情况下提升出力50%，也是一个不错的选型措施。

另外，使用快速可靠响应的励磁控制系统（建议采用永磁机发电机组），在电压降落时快速反应进行强励，从而改良电压降和减少发电机需要容量，也是很好的经济型对策。该手段需要软件模拟以确认其暂态调节能力。

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，启动程序可从几十分钟到几个小时不等，这个步骤中不能提供电量。

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

某电厂由两台30KW柴油发电机组成，以供热、供气、发电综合运转柴油发动机故障灯图解。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，柴油发电机由柴油发电机来启动，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载为高压给水泵，高压循环水泵、高压引风机，高压送风机，高压负荷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载情形下，起动高压给水泵会引起柴油发电机组较大的电压跌落，因此对高压给水泵采用变频器的启动方式，不采用软启动器来起动是因为软起动器仍需较大起动容量，而且起动力矩受限，存在谐波等问题，采用变频器起动功率小，启动力矩大，起动完成后，还可通过改变变频器频率进行节能运转。

2005年9月26日，受第18号台风“达维”的影响，海南省发生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电网的广东市电公司子公司海南市电公司立即实施了黑启动方案，这是国内当时第一次实战的“黑启动”。在正式下达“黑启动”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。