1.1 柴油发电机组的技术发展历程
柴油发电机组是一种能源转换设备,它是将热能(燃汕通过燃烧)转化为机械能(发动
机旋转),再将机械能转换为电能的设备,燃油是其原料,电能是其产品。
1897年全世界第一台柴油发电机诞生于德国的奥格斯堡(Augsburg),是由MAN公司的
创始人Rudolf Diesel 发明的。目前,柴油机的英文名字即为创始人的姓名 Diesel
从1897年第一台柴油发电机组诞生到现在的一百多年时间里,柴油发电机组的技术发展
一直与柴油发动机的技术发展及控制技术的发展密切相关。前50年技术进步相对缓慢。后50
年来随着柴油机技术水平的快速发展和机组控制技术的不断更新换代,柴油发电机组从20世
纪60年代使用的手启动、机房固定安装的普通机组,到70年代研制成功了自启动机组,80
年代研制成功了微型计算机控制的自动化无人值守机组,到90年代开始研制低噪声排放的机
组,2000年后注重噪声和尾气排放环境保护。最近几年,随着云计算技术的发展,柴油发电
机组智能控制也朝云监控方向发展。 从而使柴油发电机组的技术装备水平不断提高,现代柴油
发电机组具有灵活、方便、自动化程度高、噪声小和排放低等优点。随着科学技术的不断发
展,一些新技术、新成果的应用使得现代柴油发电机组具有更高的适用性、可靠性、安全性以
及良好的环保特性,将不断满足现代社会对柴油发电机组的更高要求。
1.2 柴油发电机组的结构
柴油发电机组是一种机电一体化设备,它由柴油发动机、交流发电机和机组控制系统三大
部件组成，包括前端的供
油系统和后端的输配电系统,组成一个完
整的电站系统。 其技术涉及机械动力学、
电学、自动化控制等各个领域。
柴油发电机组是一种成套发电设备。
柴油机电站可以是单台柴油发电机组自成
体系独立发电、供电,也可多台柴油发电
机组并列发电、供电。 在这个系统中,只
要保证燃油供应,就可不间断地输出电能。
在柴油发电机组的各主要部件中,柴
油机有着最为重要的地位,这不仅是因为
柴油发动机的价值最高,而且也是因为发动机
油发动机是整个柴油发电机组的心脏,在
能源转换过程中发挥着主要的作用。 只有优质的发动机、优质的发电机、优质的控制系统和优质的成套工艺才能组成最优质的发电机组。
1.3柴油发电机组的特点
柴油发电机组是集柴油机,发电机和自动控制等名个学科领域相交叉的技术,柴油发电机
组是以柴油机为动力的发电设备,它与常用的蒸汽发电机组 水轮发电机组,燃气涡轮发电机
组,原子能发电机组等发电设备相比较,具有结构紧凑 占地面积小,热效率高,启动迅速,
控制灵活以及燃料储存容易等优点。
(1)单机容量等级多
柴油发电机组的单机容量从几千瓦至几万千瓦,目前国产机组最大单机容量为几千千瓦.
用作船舶、邮电、高层建筑、工矿企业、军事设施的常用、应急和备用发电机组的单机容量,
可选择的容量范围大,具有适用于多种容量用电负荷的优势。
采用柴油发电机组作为应急和备用电源时,可采用一台或多台机组,装机容量根据实际需
要灵活配置。
(2)配套设备结构紧凑,单位功率重最轻,安装地点灵活
柴油发电机组的配套设备比较简单，辅助设备少、体积小、重最轻。以高速柴油机为例，功率重量比一般在8~20kg/kW，而蒸汽动力装置比柴油发电机的这项指标大4倍以上。与水轮机组需建水坝、蒸汽机组需配置锅炉，燃料储备和水处理系统等比较,柴油发电机组具有占地面积小、建设速度快和投资费用低的优点。
常用发电机组通常采用独立配置方式，一般不与外(市)电网并联运行。而备用发电机
组或应急发电机组一般与变配电设备配合使用,机组占地面积小,安装地点灵活。
(3)热效率高，燃油消耗低
柴油机是目前热效率最高的热力发动机,其有效热效率为30%~46%,高压蒸汽轮机约为
20%~40%,燃气轮机约为20%~30%,因此柴油发电机组的燃油消耗较低。
(4)启动迅速、并能很快达到全功率
柴油机的启动一般只需几秒钟,在应急状态下可在1min 内达到全负载运行;在正常工作
状态下约在5~30min内达到全负载,而蒸汽动力装置从启动到全负载一般需要3~4h。 柴油
机的停机过程也很短,紧急状态可即时停机,正常状态的停机过程不超过3min,可以频繁起
停。所以柴油发电机组很适合作为应急发电机组或备用发电机组。
(5)维护操作简单,所需操作人员少,在备用期间的保养容易
(6)柴油发电机组的建设与发电的综合成本最低
柴油发电机组中的柴油机一般为四冲程、水冷、中高速内燃机。燃用不可再生的柴油或在
柴油中掺烧乙醇、生物柴油、压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)等可再生能源以节
省能源和保护环境。 柴油机燃烧后的排放物主要为CO,HC,PM(颗粒)污染环境,而且排
气噪声较大。尽管如此,柴油发电机组与水力、风力、太阳能等可再生能源发电以及核能、火
力发电等相比较,具有非常明显的优势:柴油发电机组的建设与发电的综合成本最低。
1.4柴油发电机组的分类
1.按用途分类
(1)自备电源
某些用电单位没有网电供应,如远离大陆的海岛,偏远的牧区,农村、荒漠高原的军营、工作站等;还有些用电单位虽然有网电供应,但供应极不正常,往往因为季节和恶劣天气或线
路故障等原因停止供电,这些用电单位,就需要配置自备电源。所谓自备电源,就是自发自用
的电源,在需要电功率不太大的情况下,柴油发电机组往往成为自备电源的首选。
(2)备用电源
备用电源也称应急电源。 主要用途是某些用电单位虽然已有比较稳定可靠的网电供应,但
为了防止意外情况,如出现电路故障或发生临时停电等,仍配置自备电源作应急发电使用。可
见,备用电源实际上也是自备电源的一种,只不过它不被作为主电源使用,而仅仅在紧急的情
况下作为一种应急使用。 使用备用电源的用电单位一般对供电保障的要求比较高,甚至不允许
有一分一秒的停电,必须在网电终止供电的瞬间就用自备发电来保障供电,否则就会造成巨大
损失。这类单位包括一些传统的高供电保障单位,如医院、矿山、电厂保安电源,使用电加热
设备的工厂等; 近年来,网络保护电源已成为备用电源需求的新增长点,如电信行业、银行、
机场、指挥中心,数据库,高速公路、高等级宾馆、写字楼和高级餐饮娱乐场所等,正日益成
为备用电源使用的主体。
(3)调峰电源
调峰电源的用途是弥补网电供应之不足。在网电供应不足的情况下，用电高峰时段就会产生电力短缺，网电使用受到限制，供电部门不得已到处拉闸限电，这时，就需要调峰电源加以弥补。设置调峰电源通常应是公共供电部门的工作，但是，在中国由于电力供应阶段性地呈现出整体供不应求的局面，用电单位只能自行解决调峰问题。调峰电源小型化为使用柴油发电机组提供了可能。
(4) 移动电源
移动电源就是没有固定的使用地点，而被到处转移使用的发电设备。柴油发电机组由于轻便灵活、易操作的特点，而成为移动电源的首选。移动电源一般 被设计为电源车辆的形式，有自行电源车辆，也有拖车电源车辆。使用移动电源的用电单位，大都具有流动工作的性质，如油田、地质勘探、野外工程施工、探险、野炊、流动指挥所、火车、轮船、货运集装箱的电源车厢(仓)等，也有一些移动电源具有应急电源的性质，如城市供电部门的应急供电车，供水、供气部门的工程抢险车、抢修车等。
可以看出，以上柴油发电机组的4种用途，是因应社会发展的不同阶段而产生的，其中，自备电源和调峰电源是因为供电设施建设落后或电力供应能力不足而产生的用电需求，是社会不够发展的结果;而备用电源和移动电源是因为供电保障要求的提高和供电范围不断扩大而产生的用电需求，是社会发展的结果。因此，如果从社会发展的角度来审视柴油发电机组产品的市场用途，可以说作为自备电源和调峰电源是其过渡性用途，而作为备用电源和移动电源则是其长期用途。
2.按控制方式分类
柴油发电机组按控制方式可分为手动、自动、遥控和并车等4种类型。
(1)手动机组
手动控制的柴油发电机组控制系统比较简单，要求配备操作人员在现场进行启动、合闸、分闸、停机等的操作。
(2) 自动机组
自动控制的柴油发电机组一般作为备用机组，具有自动启动、自动运行、自动停机的功能。如果配备了ATS自动切换系统便可实现负载在市电供电和柴油发电机组供电之间的自动切换，保障负载电力的持续供应。自动控制柴油发电机组的优点是大大减少了对操作人员的依赖性，并缩短市电中断至由机组供电之间的中断时间。
(3)遥控机组
远程监控自动化柴油发电机组，俗称“三遥”机组或带智能接口机组。采用微机控制技术，对柴油发电机组实行全面自动控制，并由串行通信接口(RS232、 RS485 或RS422)实现中心站对分散于各处的机组进行实时的遥控、遥信、遥测，从而实现无人值守。可作为邮电通信设备的应急备用电源，亦可用作智能化大楼的应急备用电源。
(4)并车机组
当某些情况要求多台发电机组并联供电或者机组与市电并联供电时，就需要采用并车机组。并车机组采用先进的全自动并车控制系统，实现机组与机组，机组与市电间的自动同步、并联，联合对负载供应电力。
3.按外观构造分类
柴油发电机组按外观构造可分为基本型机组、防音型机组、挂车机组、车载机组、集装箱(又称方舱)机组等五种类型机组。
(1) 基本型机组
基本型机组就是与发电机组配套运行的最基本的机组。
(2)防音型机组
防音型机组与基本型机组的本质区别是机组外部加装了金属防音箱，消声器内置，降低了机组噪声。适用于要求噪声低的特殊应用场合，如:办公地点、学校、医院等。
(3)挂车机组
挂车机组是在防音型机组的基础上加装了拖卡，实现了机组的便捷式移动，普遍应用于城市范围内的短距离应急供电。
(4) 车载机组
车载机组是将整台基本型机组安装在汽车车厢内，厢体做防音降噪处理，是专门为远距离应急供电而设计制造的机组。
(5) 方舱机组(电站)
方舱(包括集装箱)机组是将整台基本型机组安装在方舱内，是专门为野外工程建设供电而设计制造的机组，机组功率一般在500kW以上。
