Генератор часто выбирают так: складывают мощность оборудования и добавляют 20% запаса. Но два объекта с одинаковым потреблением могут требовать разные станции. На одном преобладают освещение и электрообогрев, на другом — двигатели с тяжёлым пуском. В первом случае избыточный запас увеличит расходы, во втором слабая ДГУ может дать просадку напряжения и уйти в защиту.
Поэтому генератор оценивают дважды. Сначала выясняют, выдержит ли он рабочий и самый сложный пусковой режим. Затем считают стоимость произведённой электроэнергии. Для этих задач «ДизельЭнергоРесурс» разработал калькулятор подбора генератора и калькулятор стоимости электроэнергии от ДГУ.
Суммарная мощность потребителей — это исходное значение, а не готовый номинал генератора.
С чего начать расчёт мощности ДГУ: определяем критичные нагрузки
Прежде чем переходить к формулам, моделируют отключение сети: какое оборудование продолжит работу, что можно временно отключить, какие механизмы включатся сразу, а какие — по очереди.
Для каждой нагрузки указывают мощность, количество, характер работы и способ запуска. Так формируется перечень критичных потребителей.
Готового номинала «для производства» или «склада» нет. В одном цехе достаточно поддержать освещение и автоматику, в другом потребуется запустить вентиляцию, насосы и технологическую линию. Мощность определяют потребители и порядок их подключения.
Пусковые токи при подборе ДГУ: как запуск оборудования меняет расчёт
Дальше важно понять, как оборудование ведёт себя при включении. Мощность на шильдике двигателя относится к установившейся работе, а в момент запуска ток кратковременно возрастает. Если пик не учтён, напряжение и частота проседают, а защита может остановить станцию.
Прямое подключение создаёт наиболее жёсткий режим. Схема «звезда — треугольник», плавный пуск или частотный преобразователь снижают стартовую нагрузку, хотя подходят не для любого оборудования.
Возьмём двигатель 30 кВт с cos φ = 0,85. При прямом пуске и пусковом коэффициенте 7 мы получим около 247 кВа, а при плавном пуске с коэффициентом 2,2 — около 78 кВа. Рабочая мощность та же, а требования к генератору отличаются более чем втрое.
При одновременном включении насосов пики складываются. Поочерёдный запуск распределяет нагрузку во времени. Типовые коэффициенты калькулятора дают ориентир, а при наличии паспортных данных используют их.
кВт, кВа и cos φ: что означают эти параметры
Киловатты и киловольт-амперы показывают мощность с разных сторон. кВт — это активная мощность, которую оборудование использует для выполнения работы: вращения двигателя, нагрева, освещения. кВа — полная мощность, которую при этом должен выдавать генератор.
Соотношение между ними показывает cos φ, или коэффициент мощности. Чем он ниже, тем больше полной мощности требуется от генератора для питания той же нагрузки в киловаттах.
Например, оборудованию требуется 80 кВт:
- при cos φ = 1 полная нагрузка составит 80 кВа;
- при cos φ = 0,8 — уже 100 кВа.
Расчёт: 80 кВт ÷ 0,8 = 100 кВа.
Поэтому двух потребителей с одинаковой активной мощностью нельзя автоматически считать одинаковой нагрузкой для генератора. В простом режиме калькулятор подставляет ориентировочный cos φ по выбранному типу оборудования. В инженерном режиме можно указать коэффициент мощности из паспорта конкретного потребителя.
Что ещё влияет на выбор мощности ДГУ
На итоговый номинал влияют также схема объекта и условия работы станции.
- Коэффициент одновременности показывает, какая часть оборудования включается вместе. В расчёт закладывают самый тяжёлый реалистичный сценарий.
- Распределение нагрузки по фазам особенно важно при наличии однофазных потребителей. Например, три однофазные нагрузки по 5 кВт дают суммарно 15 кВт активной мощности. Однако если подключить их к одной фазе сети 400/230 В, ток этой фазы составит около 65 А при коэффициенте мощности, близком к единице, а две другие фазы останутся практически ненагруженными. При равномерном распределении по одной нагрузке на каждую фазу ток составит около 22 А на фазу. Поэтому при выборе ДГУ недостаточно сложить киловатты: необходимо отдельно проверить ток и полную мощность по каждой фазе, допустимую несимметрию и нагрузку нейтрального проводника.
- Температура и высота влияют на доступную мощность. Поправки сверяют с документацией модели.
- Резерв мощности учитывает погрешности и возможный рост нагрузки. Единого процента нет: у запаса должна быть понятная причина.
ИБП, частотные преобразователи и серверное оборудование могут создавать гармонические искажения, которых не видно в балансе киловатт. Также различают резервную, основную и непрерывную мощность ДГУ.
Как пользоваться калькулятором мощности генератора
В простом режиме можно указать название потребителя, мощность одной единицы, количество и тип нагрузки. На основе выбранного типа калькулятор автоматически подставит cos φ и пусковой коэффициент.
Возьмём освещение цеха мощностью 20 кВт. Для активной нагрузки калькулятор установил cos φ = 1 и пусковой коэффициент 1.
Рабочая нагрузка составила 20 кВт, или 20 кВа. После добавления резерва 20% калькулятор предложил ближайший типовой номинал — 24 кВа.
Для насоса или компрессора результат изменяет пусковой ток, cos φ и порядок включения. Эти параметры настраивают в инженерном режиме.
Инженерный режим учитывает рабочую и пусковую мощность, одновременность, очередность запуска, фазы, резерв и условия эксплуатации. Такой подход даёт реалистичную оценку требуемой мощности для резервного или автономного электроснабжения. Вместе с номиналом пользователь видит перекос фаз и предупреждения.
Почему генератор с большим запасом может оказаться дороже
После расчёта возникает соблазн выбрать станцию ещё крупнее. Но нагрузка 75 кВт занимает 75% мощности генератора 100 кВт и только 50% — станции 150 кВт. Оба варианта справятся, но цена покупки и расход топлива на 1 кВт·ч будут разными.
Для редких аварийных запусков и круглосуточной генерации применяют разные подходы, а допустимую загрузку проверяют по документации установки.
Запас мощности должен закрывать расчётные риски. Запас «на глаз» способен превратиться в лишние расходы.
Как рассчитать стоимость 1 кВт·ч от ДГУ
На этом технический подбор переходит в экономический. Второй калькулятор складывает затраты на топливо, выработанный ресурс и обслуживание, а затем делит часовые расходы на произведённую за час энергию.
Для расчёта потребуются расход и цена топлива, мощность и стоимость генератора, ресурс двигателя, загрузка, параметры ТО и годовая наработка.
Рассмотрим пример для ДГУ мощностью 100 кВт. При загрузке 75% она выдаёт 75 кВт. Расход принят равным 13,9 л/ч, цена топлива — 71 руб/л. За час получается 986,9 рубля, или 13,16 руб/кВт·ч.
Цена генератора в примере — 1 122 600 рублей, ресурс — 14 000 моточасов. Калькулятор распределяет стоимость оборудования на указанный ресурс, что добавляет ещё 1,07 руб/кВт·ч.
Итог — 14,23 руб/кВт·ч. При наработке 8 600 моточасов модель показывает около 9,18 млн рублей в год.
При желании расчёт можно дополнить стоимостью одного ТО и межсервисным интервалом. Тогда обслуживание войдёт в стоимость 1 кВт·ч и годовые расходы. На скриншоте цена ТО не указана, поэтому итог складывается из топлива и расхода ресурса. Показатель «износ» показывает, какая доля стоимости генератора приходится на каждый произведённый киловатт-час с учётом введённого моторесурса.
Как правильно интерпретировать стоимость электроэнергии
Чтобы цифры не вводили в заблуждение, сравнивать генераторы нужно при одинаковых исходных условиях. Расход при 75% загрузке берут из паспорта. Для других режимов калькулятор использует приближённую зависимость, что позволяет сопоставить несколько моделей по единому принципу. Для детального бюджета используют расходные характеристики станции на разных уровнях нагрузки.
При необходимости модель расширяют: отдельно учитывают хранение топлива, монтаж, технические жидкости, работу персонала, ремонт, простой и финансирование. Главное — включать одинаковый набор расходов во все сравниваемые варианты.
Как использовать два калькулятора вместе
В итоге оба расчёта складываются в одну последовательность:
- Определить критичные нагрузки объекта.
- Проверить рабочий и самый тяжёлый пусковой режим.
- Получить предварительный диапазон мощности.
- Выбрать несколько подходящих установок.
- Сравнить стоимость 1 кВт·ч при одинаковом режиме.
- Перед закупкой проверить расчёт с инженером.
Калькулятор помогает определить необходимый диапазон мощности. Дальше начинается выбор самой станции: установки одинакового номинала могут отличаться двигателем, исполнением, автоматикой и удобством обслуживания.
Для производственного объекта в Ярославской области требовалась ДГУ мощностью 400 кВт. Подходящую конфигурацию определяли уже условия площадки: доступ к оборудованию, вентиляция, отопление и требования пожарной безопасности. Почему для объекта выбрали контейнерную электростанцию и что вошло в её оснащение, рассказываем в отдельном материале.
«Подробнее о поставке контейнерной ДГУ 400 кВт в Ярославскую область»
Правильно выбранная станция должна выдерживать реальный сценарий нагрузки и работать в подходящем для неё режиме. Поэтому выбор начинается с технического расчёта, продолжается оценкой эксплуатационных затрат и завершается проверкой конкретной модели под условия объекта.
Калькуляторы ДЭР помогают выполнить предварительную оценку мощности и стоимости электроэнергии.
Если требуется подробный расчёт и подбор генераторной установки под конкретный объект, специалисты «ДизельЭнергоРесурс» уточнят состав и режимы нагрузок, сравнят подходящие модели и помогут выбрать технически обоснованную конфигурацию ДГУ.