发电机组(generator set)是将其他形式的能源转换成电能的成套机械设备。由动力系统、控制系统、消音系统、减震系统、排气系统组成。
发电机组由水轮机、汽轮机、燃气轮机柴油机或其他动力机械驱动,将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能,输出到用电设备上使用。发电机组可根据不同参数进行分类,发电机组的首要区别在于发动机类型,可以分为汽油发电机组、柴油发电机组、风力发电机组、水利发电机组等。按隔音类型可以分为隔音发电机组、不隔音发电机组。按启动方式可以分为手动启动型、自动启动型。按移动性可以分为固定式发电机组、移动式发电机组。按电源类型可以分为主电源型、备用电源型。
发电机组在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。随着技术进步,作为家庭应急电源及野外出行优质电源的选择,便携式小型发电机组也开始进入居民的日常生活。
1821年9月3日,英国科学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在英国皇家科学研究所(the Royal Institution)里首次进行了这项实验:将一根悬挂着的电线浸入放置了四氧化三铁的的汞池中,当电线通电时,电线开始绕着磁铁旋转。这项装置成为了第一台电动机,是世界上所有电动机的雏形。1887年,苏格兰学者James Blyth在他的度假别墅里,建成了第一台风电机组。1897年,德国工程师Rudolf Diesel发明了世界上第一台柴油发动机。1955年,中国成功试制1万千瓦水轮发电机组,后陆续提供中压参数机组和高温高压火电机组。1989年和1990年,中国分别成功研制出60万千瓦和优化型30万千瓦机组,结束了中国不能生产大容量发电机组的历史,使单机容量接近世界水平。
历史沿革
欧美
1821年9月3日,英国科学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在英国皇家科学研究所(the Royal Institution)里首次进行了这项实验:将一根悬挂着的电线浸入放置了四氧化三铁的的汞池中,当电线通电时,电线开始绕着磁铁旋转。这项装置成为了第一台电动机,是世界上所有电动机的雏形。M.法拉第凭着他坚持磁能产生电的信念和他精湛的实验技术,以及敏锐捕捉现象的能力,经过十年不懈地努力,在1831年发现了磁产生电的感应现象。随后他又做了一系列的实验,探明了产生感应电流的条件和决定感应电动势的因素。1887年,苏格兰学者James Blyth在他的度假别墅里,建成了第一台风电机组,用于蓄电池充电和别墅照明。1897年,德国工程师Rudolf Diesel发明了世界上第一台成功的柴油发动机,自此改变了全球重型动力的发展格局。为了纪念这位工程师,柴油被赋予了diesel的名字,而柴油机则名为Diesel Engine。1891年,丹麦气象学家保罗·拉·库尔引入空气学原理,设计建造了世界上第一台现代意义的风力发电机。1941年,世界首个MW级风电机组在美国Vermont被发明,并接入当地电网,机组重约240吨,其叶片长约75英寸。
第一代核能发电是利用原子核裂变能发电的初级阶段,从为军事服务走向和平利用,时间大体上在上世纪50年代到60年代中期,以开发早期的原型堆核电站为主。例如,西屋电气公司开发的民用压水堆核电厂,希平港(shippingport)核电厂在美国建成;以及通用电气(GE)开发的民用沸水堆核电厂,第一个建在加利福尼亚州湾洪保德湾,以及随后1960年7月建成德累斯顿(Dresden-I)。苏联1954年在莫斯科附近奥布宁斯克建成第一座压力管式石墨水冷核电厂,英国1956年建成第一座产钚、发电两用的石墨气冷核电厂——卡德霍尔核电厂。这一时期的工作,为下一步商用核电站的发展奠定了基础。第二代核电厂基本上仿照了这一代核电厂的模式,只是技术上更加成熟,容量逐步扩大,并逐步引进先进技术。第二代核能发电是商用核电厂大发展的时期,从上世纪60年代中期到90年代末,即使目前在兴建的核电厂,还大多属于第二代的核能发电机组。前后形成两次核电厂建设高潮,一次是在美国轻水堆核电厂的经济性得到验证之后,另一次是在1973年世界第一次石油危机后,使得各国将核电作为解决能源问题的有力措施。
中国
中华人民共和国成立前,中国电站设备制造业落后,水电机组和火电机组均依赖进口。“一五”计划期间,中国决定在哈尔滨市建设电站设备制造企业,并将相关项目纳入苏联援建的重点工程。50年代中后期,“三大动力”厂建成投产,成为电站建设的中坚力量。电站设备从仿制苏联产品起步,逐步发展到自行设计,技术水平不断提升,单机容量逐渐增大,从装备国内电站到出口援外。1955年,中国成功试制1万千瓦水轮发电机组,后陆续提供中压参数机组和高温高压火电机组。60年代初,中苏关系破裂后,“三大动力”厂自力更生,完成从仿制到自行设计的过渡,并不断提高火电设备水平。此后,通过采用新技术、新材料、新工艺,完善设备,形成系列产品,为中朝云峰水电站电站、刘家峡、葛州坝等电站提供的发电机组达到或接近国际水平。
“文化大革命”期间,中国电站设备制造业遭受重创,产品开发受阻,科技滞后,质量下滑,与国外的差距扩大。70年代初,四川省三家电站设备厂的投产打破了哈尔滨市和上海市在大型机组领域的垄断。尽管“三大动力厂”在70年代后开发出20万千瓦火电机组,但优势不再。改革开放后,1981年“三大动力厂”引进美国技术开始研制60万千瓦机组。1986年,中国将其技术改造列为“七五计划”重点项目,投资3亿余元,新增设备和建筑面积,部分设备达国际先进水平。改造后,“三大动力厂”火电机组年生产能力提升至300万千瓦,主导产品转为30万、60万千瓦机组。1989年和1990年,分别成功研制出60万千瓦和优化型30万千瓦机组,结束了中国不能生产大容量发电机组的历史,使单机容量接近世界水平。
工作原理
发电机组由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能,最后输出到用电设备上使用。以常见的柴油发电机组为例,在柴油机汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合。随着活塞上行挤压,混合气体体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点,柴油被点燃。此时,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,这一过程被称为 “作功”。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转 。利用“电磁感应”原理,发电机开始工作。当曲轴带动发电机的转子旋转时,磁场随之转动,使定子绕组中的磁通量发生变化。根据电磁感应原理,定子绕组中就会产生交变的感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。当然,要想得到可使用的、稳定的电力输出,还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路 。
基本构造
内能源发电机组
发电机组主要由发动机、发电机、公共底座、控制系统结构组成。(1)发动机:发动机是发电机组的部件,起到动力作用,工作原理是燃料燃烧产生的能量转化为机械能带动发电机切割磁感线发电,从而转化为电能。(2)发电机:发电机主要由转子(磁极)、定子(电枢)、整流器、电压调节器、前后端盖、电刷与电刷架等组成。发电机是发电机组的部件,起到发电作用,工作原理是通过柴油机带动下,旋转切割磁感线,产生电能的过程。(3)公共底座:公共底座是发电机组的部件,起到连接稳固的作用,工作原理是将柴油机、扇热器与发电机连接成整体,使其稳定安全工作。(4)控制系统:控制系统是发电机组的部件,起到控制发电机组的作用,工作原理是通过控制器向发电机组发出动作指令,并且监控器运行过程。
外能源发电机组
(1)风力发电机组由风轮、传动装置、限速与调速机构、基座、调向机构、发电机、控制器等组成。风轮将风能转化成机械能,通过传动装置,利用机械能驱动发电机发电。(2)水力发电机组由水轮机、发电机、调速器和励磁系统组成。
核电机组
核发电机组,包括汽轮发电机。该汽轮发电机配有空水冷却器,空水冷却器的具体结构如下:它包含一个壳体,壳体上分别连接有入气管和出气管,这两根管子分设于壳体的轴向两端。在壳体的外壁上,设有进口集箱与出口集箱,它们同样分设于壳体的轴向两端。进口集箱上连接有进水管,而出口集箱则连接有出水管。壳体内设有若干与壳体轴向平行的换热直管。这些换热直管在进口集箱与出口集箱之间贯通,形成了冷却水的流通路径。此外,相邻的换热直管之间通过多个导热直杆进行连接。
常见分类
按发动机类型分类
发电机组可根据不同参数进行分类,发电机组的首要区别在于发动机类型,可以分为汽油发电机组、风力发电机组、柴油发电机组、水力发电机组、汽轮发动机组、沼气发动机组、漂浮式风电机组、超临界CO₂太阳能光热发电机组等。
汽油发电机组
汽油发电机组是指以汽油为燃料,是将其他形式的能源转换成电能的机械设备。汽油机发电机组一般由汽油机和发电机组成。油机工作原理油机是将化学能转化为机械能的机器,它的转化过程实际上就是工作循环的过程,简单来说就是通过燃烧气缸内的燃料,产生动能,驱动发动机气缸内的活塞往复的运动,由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄,围绕曲轴中心作往复的圆周运动,而输出动力的。
风力发电机组
发电机是风力发电机组的核心设备,其利用电磁感应原理将风轮输出的机械能转换为电能。实现风力发电的成套设备称为风力发电系统,或者风力发电机组(简称风电机组)。风力发电机组完成的是“风能一机械能一电能”的二级转换。风力机将风能转换为机械能,发电机将机械能转换为电能输出。因此,从功能上说,风力发电机组由两个子系统组成,即风力机及其控制系统、发电机及其控制系统。
截至2020年,世界上比较成熟的风力发电机组多采用螺旋桨式水平轴风力机。能够从外部看到的风力发电机组部分主要包括风轮、机舱和塔架三部分。另外,机舱底盘和塔架之间有回转体,使机舱可以水平转动。实际上,除了外部可见的风轮、机舱和塔架外,风力发电机组还有对风装置(也称调向装置或偏航装置)、调速装置、传动装置、制动装置、发电机和控制器等部分,都集中放在机舱内。此外,塔架和风力机都有遭受雷击的可能性,尤其是布置在山顶或耸立在空旷平地的风力机,最容易成为雷击的目标。避雷针等防雷措施也是风力发电机组应该包括的内容。
柴油发电机组
柴油发电机组是以燃烧柴油所产生的热能转换为机械能的内燃机为动力,通过功率传动轴带动发电机的转子旋转,将机械能转换为电能输出的设备。柴油发电机组三大主要部件是产生机械能的内燃机、将机械能转换为电能的发电机、协调发电机和内燃机正常运行的控制设备。数据中心常用的柴油发电机组按内燃机工作方式可分为活塞四冲程柴油发电机组和燃气轮机柴油发电机组。
活塞四冲程内燃机工作原理是活塞在气缸内上下往复运动完成吸气冲程、压缩冲程、燃烧做功冲程、排气冲程,并通过曲轴连杆机构将活塞承受的气体压力通过连杆传给曲轴,并将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动输出机械能。活塞四冲程内燃机组成活塞四冲程内燃机由曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动系统组成,完成动力机械能输出。活塞四冲程柴油发电机组的组成活塞四冲程柴油发电机组是由活塞四冲程内燃机、交流同步发电机以及机组控制设备组成。活塞四冲程内燃机产生机械能,通过功率轴带动同步发电机转子旋转切割磁场发电,经自动调节和控制部件,输出规范要求的三相正弦波交流电。燃气轮内燃机工作原理空气经过进气道进入压气机,气流通过压气机被逐级压压缩后空气进入燃烧室,在火焰筒内与嘴喷出的柴油混合燃烧,燃烧后的燃气进入涡轮,在流经涡轮时膨胀微功,驱动涡轮高速转动,并产生轴功率,带动压气机、涡轮机附件工作及通过减速器、联轴器带动发电机转子转动,输出动能。
水力发电机组
水力发电机组由水轮机、发电机、调速器和励磁系统组成。水流通过导水机构推动转轮,转轮通过大轴连同发电机一起转动。调速器调节控制转速和输出电能的大小,励磁系统调节控制电压和无功输出的大小。水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械,它属于流体机械中的透平机械。水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转,工作过程中水流的压力不变,主要是动能的转换;反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转,工作过程中水流的压力能和动能均有改变,但主要是压力能的转换。调速器根据水轮机类型的不同,有单调和双调两种。混流式、轴流定浆式和贯流定浆式都是靠导水机构调节进入水轮机的流量,为单调型;转桨式、斜流式机组,除有调节流量的导水机构外,还有按导叶开度和水头变化而改变转轮叶片转角的调节机构,可使筒车按最优效率运行。如果有两套调节机构,就是双调型。水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转换为电能的发电机。水流经过水轮机时,将水能转换成机械能,水轮机的转轴又带动发电机的转子,将机械能转换成电能而输出。水轮机是水电站生产电能的主要动力设备。
汽轮发电机组
一般的汽轮发电机组主要由汽轮机、汽水分离器、SSS离合器、除氧器、低压加热器、凝汽器、凝结水泵、给水泵、主要辅机及发电机等设备及控制系统等组成。而汽轮机又有凝汽式、背压式和抽汽式等多种形式。采用的抽汽冷凝式饱和汽轮机是经特殊设计的汽轮机,其设计理念集成纯凝、抽汽、背压三种机型的特点,既可适应低温核供热堆的满功率运行(经济性佳),又可适应当地不同季节对供热负荷的需求。该汽轮机由一个高压缸和一个双流低压缸组成,高压缸与发电机直接相连,转速为3000r/min,高压缸后设置汽水分离器,无再热。
沼气发电机组
大多数沼气发电机组是将机组中原来以天然气、丙烷、柴油或汽油为燃料的内燃机改为燃用沼气。这种内燃机主要是四冲程发动机,可以直接或经过小幅改造后使用沼气作燃料。内燃机通过四冲程、高压点火、涡轮增压、中冷器、稀薄燃烧等技术,将沼气的化学能转换成机械能。主要原理是,经净化的沼气被引入内燃机进气管,在混合器内与空气混合后,通过燃气涡轮增压,经冷却器冷却后进入气缸内,经压缩后由火花塞或高压油点火,燃烧膨胀推动活塞做功,带动曲轴转动,驱使发电机送出电能。内燃机产生的废气经排气管、消音器、烟肉排到室外。
漂浮式风电机组
漂浮式风电机组原理就是将风电机组安置在水下的漂浮平台(或称浮式基础)上,并通过几根锚索固定在海底的海床上。通常情况下,漂浮平台位于水深30米至200米处,以达到随风浪移动。漂浮式风电机组的浮式结构在海上具备长期生存的能力;在资源层面,深远海区域面积广阔,风能资源丰富,可开发潜力大;在成本方面,随着水深的增加,固定式基础材料用量增多,施工难度增大,运维成本增加,一般认为,在水深超过60m后,漂浮式风电将更为合适。另外,深远海区域广阔,漂浮式风机可建设成大规模的风电场,具有更好的经济性;同时漂浮式风机安装形式、位置更加灵活,可有效减少噪声、电磁波等危害;漂浮式风电能够利用海上油气行业的现有基础设施和供应链能力,可有效降低成本。最重要的是,漂浮式海上风电场提供了进一步扩大所用风电机组单机功率和尺寸的可能性,有助于降低每千瓦时发电的最终成本。
超临界CO₂太阳能光热发电机组
2024年8月22日,中国国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项“超临界CO₂太阳能热发电关键基础问题研究”项目通过国家自然基金委组织的项目绩效评价。这标志着中国科学家成功研制了首座超临界CO₂太阳能光热发电机组。超临界CO₂太阳能热发电系统位于北京延庆,由太阳能定日镜场、粒子吸热器、超临界二氧化碳发电机组等多个部分组成,采用定日镜聚光,塔高118米。
按隔音类型分类
隔音发电机组适用于需降低噪音污染的场所,也可用于露天区域或需保护设备免受极端天气或环境影响的场景(隔音罩兼具防护功能)。若企业有专用空间且无需隔音,发电机组可不安装防护罩或隔音罩。
按启动方式分类
启动器类型是另一分类因素,其选择取决于功率需求和发电机组的预期用途。手动启动:配备或不配备负载开关,仅适用于功率低于5 KVA的发电机组,属于非主流方案。自动启动:高功率机组最常见的启动方式。当检测到市电故障时,发电机组自动启动;当市电恢复稳定时,发电机组自动停止。
其他分类
(1)按移动性分类:固定式发电机组:通常用于需7×24小时持续供电的场景。移动式发电机组:适用于特定场合的临时供电,如音乐会、活动或自然灾害导致的停电。(2)按电源类型分类:分类时需明确发电机组是作为主电源(提供持续不间断供电)还是备用电源(主电源故障时的替代方案)。主电源机组需具备更高功率、耐用性和抗磨损性。备用电源则用于医院、监狱、数据中心等断电可能导致严重后果的场所。(3)发电机电压类型:单相或三相。目前几乎所有发电机组均配备三相发电机,因其能提供更优供电条件。(4)ISO-8528-1标准:按设备用途分为紧急备用电源、辅助电源、主电源或连续电源。
关键技术
风力发电
风力发电是通过风力发电机组来实现这种能量转换的,即风电机组的风轮将风的动能转换成机械能,再驱动发电机输出电能。风力发电有多种运行模式。在电网通达区域,风力发电可以有三种方式并入电网运行。第一种是由多台风电机组组成风力发电场,所发电力通过场内升压变电站并入电网,远距离输送到电力负荷中心(见风力发电接入电网);第二种是分散式风力发电,即风电场或分散安装的风电机组所发全部电力送入配电网,就地消纳;第三种是分布式风力发电,即用电户安装风电机组,所发电力首先自用,多余电力送入电网。在电网未通达的地区,风电机组配置蓄电池,组成离网风力发电系统,或与太阳能电池、柴油发电机组等多种能源利用设备,组成新能源互补发电系统,直接为用户供电。
水力发电
水力发电是开发河流或海洋的水能资源,将水能转换为电能的工程技术。为实现将水能转换为电能,需要兴建不同类型的水电站。它是由一系列建筑物和设备组成的工程措施。建筑物主要用来集中天然水流的落差,形成水头,并以水库汇集、调节天然水流的流量。基本设备是水轮发电机组。当水流通过水电站引水建筑物进入水轮机时,水轮机受水流推动而转动,使水能转化为机械能;水轮机再带动发电机旋转,又将机械能转换为电能。最后经变电和输变电设施将电能送入电力系统或直接供给用户。常规水力发电(下图)、抽水蓄能发电、潮汐发电和波浪发电主要是利用水流的势能发电,海流发电主要是利用海水的动能发电。
生物质气化发电
生物质气化发电是利用生物质气化得到的燃气燃烧发电的技术。生物质气化发电可分为生物质气化燃气发电和生物质整体气化联合循环发电,发电效率分别为约20%和35%~40%。(1)生物质气化燃气发电:利用生物质气化所产生的燃气驱动内燃机或燃气轮机发电的方式。生物质气化燃气发电系统由生物质气化炉、燃气净化系统和发电机组组成。生物质原料经预处理进入生物质气化炉中产生燃气,燃气经过除尘、除焦等净化工序后进入燃气内燃机或燃气轮机进行发电。生物质气化燃气发电工艺流程见图。(2)生物质整体气化联合循环发电:生物质气化与燃气-蒸汽联合循环相结合的发电方式,其发电系统包括生物质气化系统、燃气轮机或燃气内燃机发电系统和蒸汽轮机发电系统。见生物质整体气化联合循环发电。
电磁感应
感应电动势按其产生原因的不同,可分为动生电动势和感生电动势:动生电动势是磁场不变、导体在磁场中运动,导体中的自由电荷受到洛伦兹力这一非静电力的作用引起的;而感生电动势是导体不动,磁场随时间变化在其周围激发一种涡旋的感应电场这一非静电力的作用引起的。感应电场是J.C.詹姆斯·麦克斯韦分析电磁感应现象首先提出来的,变化的磁场激发涡旋电场,它是麦克斯韦后来提出普遍的电磁场理论的基础之一。电磁感应现象是电磁学中最重大的发现,揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,它的发现在科学和技术上具有划时代的意义。电工技术中运用电磁感应原理制造的发电机、感应电动机和变压器等,为充分而方便利用自然界的能源提供了条件;电子技术中广泛采用电感元件来控制电压或电流的分配及发射、接收和传输电磁信号;电磁测量中除许多重要电磁量的测量直接应用电磁感应原理外,一些非电磁量也可用它转换成电磁量来测量,从而发展了多种自动化仪表。
应用领域
电力公司:电力公司使用大型发电机组为整个电网提供电力。这些发电机组通常由化石燃料(如煤、天然气)或可再生能源(如风能、水能)驱动,是保障区域电力供应的核心设备 。工业工厂:工业工厂对电力需求较大,在突然的电力中断或电力需求超过电网供应时,发电机组可作为备用电源或补充电源。例如,一些大型制造业工厂,在生产过程中若突然停电可能会造成巨大损失,此时柴油发电机组就能及时保障电力供应,维持生产设备的正常运行 。建筑工地:建筑工地需要电力来支持各种设备和机械的运行,如混凝土搅拌机、起重机、照明设备等。由于建筑工地的特殊性,电网供电可能无法及时满足需求,发电机组可以为这些设备提供可靠的电力 。
医院:医院对电力的连续性要求极高,因为生命维持设备和医疗设备一刻也不能停止运行。备用发电机组是医院必不可少的设备,以确保在市电中断时,能保障患者的安全和医疗设备的正常运转 。机场:机场的航空交通控制、机场照明和登机桥等关键功能都依赖电力。发电机组为机场提供可靠的电力支持,确保飞机的安全起降,一旦停电,可能会导致机场运营瘫痪,造成严重后果 。农村地区:在一些农村地区,由于电网供应不足或不稳定,发电机组可以作为主要的电力来源,为家庭、农业生产和农村工业提供电力,助力农村地区的发展 。
发展趋势
技术革新驱动行业升级
(1)高效清洁化技术成为核心竞争点:燃气轮机联合循环(CCPP)技术已实现60%以上的发电效率,氢能混燃、碳捕集与封存(CCUS)等创新应用逐步落地。例如,日本三菱重工开发的J系列燃气轮机可实现30%的氢燃料混合燃烧,预计2030年将全面实现零碳排放运行。国内企业如东方电气也在加快50MW级氢燃机试验,推动传统火电低碳转型。(2)智能化运维重塑产业生态:通过物联网和AI算法,发电机组正从"被动维修"转向"预测性维护"。GE的Digital 功率 Plant系统可实时分析10万+数据点,将故障响应时间缩短70%。国内金风科技的风电场群控系统已实现风机间自主协调,提升整体发电效率15%。未来,数字孪生技术将进一步优化机组全生命周期管理。(3)模块化设计加速市场响应:集装箱式发电机组凭借快速部署优势,在应急供电市场占比已超40%。卡特彼勒公司推出的微电网解决方案可在72小时内完成20MW级电站搭建,满足非洲矿区等偏远需求。这种灵活模式也将延伸至海上浮动式核电站等新兴领域。
能源转型下的市场格局演变
(1)传统能源与可再生能源的协同发展:尽管光伏/风电装机量快速增长,但全球仍有80%的电网需要火电调峰。美国杜克能源的"绿色煤电"项目通过生物质混烧,使老旧机组减排50%。中国"十四五"规划明确要求现役煤电机组全部完成灵活性改造,最低负荷能力需达30%以下。(2)新兴市场需求爆发式增长:东南亚国家年均电力需求增速达6.2%,越南2024年进口发电机组规模同比增长47%。非洲撒哈拉沙漠以南地区缺电人口仍超5亿,分布式柴油机组市场保持年15%增速。中国企业凭借性价比优势,在卡洛特水电站等项目中实现整机出口突破。(3)特种应用场景持续拓展**数据中心备用电源市场2025年将达$82亿,氢燃料电池在通信基站的渗透率预计提升至25%。军用领域,美国海军"福特号"航母搭载的A1B核反应堆输出功率达700MW,较上一代提升300%,显示军用动力技术的领先性。
政策与产业链的深度联动
(1)全球碳约束趋严:欧盟碳边境税(CBAM)将电力行业纳入首期范围,出口机组需满足EPD环境产品声明。中国新版《燃气轮机排放标准》将NOx限值收紧至15mg/立方米,倒逼企业升级燃烧技术。(2)产业链垂直整合加速:西门子能源股份公司完成对歌美飒的并购后,形成从燃气轮机到风电的全链条覆盖。国内上海电气通过参股安萨尔多,获得F级燃机自主制造能力。上游材料领域,单晶高温合金叶片良品率提升至85%,降低核心部件进口依赖:(3)证券助力市场拓展:亚洲基础设施投资银行2024年新增50亿美元能源专项贷款,埃塞俄比亚光伏-柴油混合电站项目获优惠融资。碳排放权交易也成新盈利点,中国华能2024年通过CCER交易增收3.2亿元。
标准规范
《燃煤发电机组单位产品能耗限额》(GB 21258—2024)强制性国家标准已于2025年4月1日起正式实施。该标准于2007年首次制定,先后于2013年和2017年进行修订,本次为第三次修订。标准不仅适用于常规燃煤发电机组及热电联产机组,还将循环流化床机组纳入范围,基本实现煤电的全覆盖。标准修订后,能耗准入指标更严格,亚临界与超超临界机组等现役机组平均煤耗收严至/千瓦时302克标准煤左右,将有效推进现役机组“节能降碳改造、灵活性改造、供热改造”(三改联动)工作。新建60万千瓦和100万千瓦超超临界机组能耗准入值分别压减1克和3克标准煤/千瓦时,其他类型机组能耗准入值压减10克标准煤/千瓦时,全面提高燃煤电厂新建项目的准入门槛,推动新建机组采用更高效率、更大容量、更高参数的发电技术。
注意事项
柴油发电机组
启动困难
故障原因:可能是燃油系统问题,如油箱无油、油路堵塞、喷油嘴故障等;也可能是启动系统故障,例如蓄电池电量不足、启动电机损坏;此外,空气滤清器堵塞导致进气不畅,也会造成启动困难。排除方法:检查油箱油量并及时添加;清理油路,必要时更换喷油嘴;对蓄电池充电或更换新的蓄电池,检修或更换启动电机;清洁或更换空气滤清器。
输出电压不稳定
故障原因:电压调节器故障,无法有效调节输出电压;发电机内部绕组短路或断路,影响发电性能;负载不稳定,波动较大。排除方法:检修或更换电压调节器;对发电机绕组进行检测,修复短路或断路处;稳定负载,避免频繁的大功率设备启动或停止。
运行时冒黑烟
故障原因:燃烧不充分,可能是空气滤清器堵塞、喷油过多、喷油时间不准确等。排除方法:清洁空气滤清器;检查喷油系统,调整喷油量和喷油时间。
汽油发电机组
无法启动
故障原因:火花塞故障,如积碳、间隙过大等;燃油泵故障,不能正常输送燃油;点火系统故障,如点火线圈损坏。排除方法:清洁或更换火花塞;检修或更换燃油泵;检查点火系统,更换损坏的点火线圈等部件。
功率不足
故障原因:化油器调整不当,混合气过稀或过浓;空气滤清器堵塞;发动机内部部件磨损,如活塞环磨损。排除方法:调整化油器;清洁或更换空气滤清器;检修发动机内部部件,必要时更换磨损严重的部件。
风力发电机组
叶片故障
故障原因:叶片长期受风吹日晒及机械应力作用,可能出现裂纹、磨损、变形等。排除方法:定期对叶片进行检查,发现裂纹可进行修补,磨损或变形严重的叶片需及时更换。
发电机过热
故障原因:散热系统故障,如散热风扇损坏、风道堵塞;发电机长期过载运行。排除方法:检修散热系统,修复或更换散热风扇,清理风道;合理调整负载,避免发电机过载。
太阳能发电机组
发电量低
故障原因:太阳能电池板表面有灰尘、杂物遮挡,影响光照吸收;电池板老化,转换效率降低;线路连接松动,存在电阻增大情况。排除方法:定期清洁太阳能电池板;对老化严重的电池板进行更换;检查线路连接,紧固松动部位。
控制器故障
故障原因:控制器元件损坏,可能因过压、过流等原因导致。排除方法:检修控制器,更换损坏的元件。随着技术的不断进步,发电机组的性能和效率也在不断提升。未来,我们期待更高效、更环保、更智能的发电机组出现,为社会发展提供更可靠的电力保障 。
参考资料
发电机组.中国大百科全书.2025-05-08
历史上的今天 | 英国科学家法拉第发明电动机.微信公众平台.2025-05-08
电磁感应.中国大百科全书.2025-05-08
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What types of generating sets exist?.electramolins.2025-05-08
【关注】一分钟了解风力发电.澎湃新闻.2025-05-08
柴油机鼻祖转型新能源,带您看德国曼恩的电气化发展之路.百家号.2025-05-08
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一文读懂发电机组:原理、分类、应用及常见故障排除.百家号.2025-05-08
风力发电机组.中国大百科全书.2025-05-13
漂浮在海面上,随风浪移动 “三峡引领号”助风电产业走向深远海.新华网.2024-07-03
历时5年,我国成功研制首座超临界CO₂光热发电机组.今日头条.2024-11-29
风力发电.中国大百科全书.2025-05-08
水力发电.中国大百科全书.2025-05-08
生物质气化发电.中国大百科全书.2025-05-08
发电机组行业的未来与展望.百家号.2025-05-08
煤电能耗限额标准于4月1日起实施.中国政府网.2025-05-08