电力需求

2011 年 9 月，美国西南部遭遇了一场大规模 断电，美国第八大城市圣地亚哥被笼罩在一片 黑暗之中，整个城市陷于瘫痪。 在相关部门 设法控制接踵而至的混乱之时，京瓷株式会社 北美公司的制造工厂停工长达八小时。

用于制造集成电路陶瓷封装的两个大型电炉 虽未受损，但此次断电事件突显了京瓷美国对 应对断电事故的备用电源的需求。自动化与 工厂工程部经理田中先生(John Tanaka)说： 假如电炉骤然冷却，所有工作流程都将关闭， 停机几小时所造成经济损失会高达数百万美 元。“由于我们的陶瓷制造工艺的独特性质， 这些大型电炉一旦因断电受损，有时需要花 三到四个月的时间进行维修才能恢复正常工 作，”田中先生说道。

幸运的是， 在所有电话线路都因断电无 法接通之时，我们的工程师纳森.贾斯丁斯 （Nathan Justice）亲自跑到京瓷的卡特彼 勒代理商霍桑电力系统公司（Hawthorne Power Systems）寻求紧急援助，他们立即 响应。 租来的发电机组为工厂最重要的生产 环节进行了供电。 “他们把发电机装在一辆 卡车上马上就运了过来”贾斯丁斯说道。“要 不是霍桑电力系统及时回应了我们的请求，我 们的电炉很可能遭到严重损坏。”

甚至在大断电之前公司已经计划在全面大修 热电联供厂期间全面更换服役了23 年的天 然气发电机。 天然气发电机组已服役多年， 维护和运营成本高。 此外，原来的发电机也 没有按照加州的空气质量标准采取排放控制 措施，虽然排放气体不在新的排放标准的制 约范围之内，且在稀薄燃烧测试中达到了排放 标准。谈及决定重建热电联供厂并安装两台 新的卡特彼勒天然气发电机以及一台卡特彼 勒柴油发电机作为备用供电设备时，田中先生 说：“我们预计加州的排放标准将来会更加严 格，因此我们希望主动先行一步。节约大量成 本也是促使我们作出这一决定的重要因素。”

解决方案

项目范围涉及拆除四台 800 kW 燃气发电机 组连同两个吸收式冷水机组和一个离心式冷 水机组,负责管理项目的 Justice 介绍道。该 热电联产建筑物已被烧毁成只剩一个外壳。 京瓷以前有四台发动机一起使用，新的工 厂将部署一台 Cat G3520C 和一台 Cat G3516C 发动机 — 都是天然气发动机 — 提 供 3690 kW 电力用于京瓷设施的使用。一 台 Cat 3512C 柴油发电机组将提供 1500 kW 的备用电力。 发电机组排出的废热将用于新的热水吸收式 冷却器中，冷水产量970 吨。热电联供厂升级 的初衷是要重建现有的装机容量 3.2 MW 热 电联供厂，只安装燃气发电机组。然而，对于 新的天然气发电机组的频率响应能否在不使 用柴油发电机的独立环境中实现可持续的孤 岛运行模式和负载共享，田中经理和工程师贾 斯丁斯先生并没有把握。以前的热电联供厂 始终与公共电网并联运行，每个发电机组都把 公共电网用作相位参考以保持同步。 如果得 不到圣地亚哥天然气和电力公司（San Diego Gas & Electric）的电网供电，京瓷的工厂将 会全面停工。 “起初，我们只打算使用天然 气发动机来维持工厂的运转，但是考虑到在断 电时工厂需要使用备用电力，有必要安装功率 足够大的柴油发动机来运行备用负荷，比如我 们生产线上的大型电炉，”贾斯丁斯说道。 “ 天然气发动机的频率响应无法为我们供应备 用电源，稳定性也得不到保障。

贾斯丁斯先生表示：因此，鉴于天然气发动机 无法在独立模式下运行，且这些发电机服役以 来运转时间已经超过 16 万小时，我们决定升 级热电联供设备。

田中经理的结论是：假如京瓷要想有独立供电 能力，需要增加柴油发动机，以支持天然气发 动机及其负荷共享和隔断负荷能力，同时还能 在公共电网断电时及时地恢复电力。 备用的 柴油发电机组停放在一辆巴士上，能够在既无 照明，也没有任何供电的停工状态下启动整个 工厂的设备，因而被戏称为“黑启动”。田中经理 在对全面升级热电联供厂项目进行了三年多的研 究之后，得到了京瓷日本的总部批准，升级内容包 括混凝土地板及其下方的连接设施。

成果

京瓷（美国）利用热电联供厂余热供给制冷器，完 成整个工厂的制冷任务。 除了考虑功耗外，工厂 生产环境要保持低湿度和最佳的电炉温度范围 内，以满足生产陶瓷封装以及其他敏感产品生产 需要。

起初，田中经理调研了使用涡轮机进行热电联供 的可能性，但是，鉴于京瓷美国工厂对冷却水有需 求，使用天然气发电机会更好。

贾斯丁斯先生表示：工厂内有 14 个负荷中心，配 备“黑启动”柴油发电机的目的是给肩负为企业创 利润的两个大型电炉以及 15 个小型电炉提供备 用电力 和保护。同时， 发电机也为公司的数据中 心、照明与安全系统供应备用电力。 田中先生补 充说：“其实，我们很少用到应急电源，但为了满足 生产要求，我们必须拥有可靠的紧急备用电力。两 台天然气发动机加一台柴油发动机实际上作为一 个整体运行的很好。”

对于田中经理来说，采用卡特彼勒发电机组无疑 是理想之选。 他说：“多年来我们一直在使用卡 特彼勒发动机，所以在准备更换发动机时，我们决 定继续使用我们了解的和值得信赖的品牌。”

下载电力档案，读取详细信息。