Jeff Eisenberg 谈第五阶段发电机组租赁挑战

柴油发电机在建筑工地和其他场所已经使用了几十年，而且这种情况很可能会持续下去。其应用包括在电网负荷不足的情况下为电器设备充电。欧洲第五阶段柴油排放标准给柴油发电机带来了特殊的挑战。这是为什么？又该如何改善这种情况？

自2020年1月起，欧盟要求所有新型非道路设备必须配备符合第五阶段排放标准的柴油发动机。第五阶段发动机比1997年推出的第一阶段排放标准（第一阶段）更加清洁，颗粒物排放方面更是降低了97%。功率在37千瓦至560千瓦之间的柴油发动机排放限制最为严格，这一功率范围涵盖了租赁行业中许多常用的发电机功率。

杰夫·艾森伯格

美国 Tier 4 标准最初计划与 Stage V 标准保持一致，但现在两者有所不同，因为更严格的欧洲标准要求使用 DPF（柴油颗粒过滤器），而 Tier 4 标准则没有这项要求。

各类工地用电动设备正变得越来越普及，但充电基础设施仍将面临挑战，尤其是在电网尚未覆盖或容量不足的建筑工地。一台20吨的电动挖掘机环保且噪音极低，但其能耗却相当于10块特斯拉电池。

显然，未来很多年，现场充电解决方案将包括电网供电、混合动力、太阳能、电池储能，最终可能还会包括氢能，但混合动力解决方案中会包含柴油部件。

采用第五阶段发动机的发电机比其第三阶段a发动机的前代产品成本高出约40%。发动机及其控制系统更为复杂，而且柴油颗粒过滤器（DPF，如果根据发动机尺寸而定）工作温度高且占用空间，这意味着机罩必须更大，气流系统的设计也更具挑战性。

许多欧洲城市都在推行低排放区，限制或征税老旧高污染车辆进入。伦敦、巴黎、阿姆斯特丹、奥斯陆、斯德哥尔摩和赫尔辛基只是众多城市中的一部分，而且这一名单还在不断增长。然而，这些城市大多并未强制要求工程机械达到欧五柴油排放标准，而是直接跳过了这一阶段，直接要求使用电动设备。据KHL旗下《欧洲建筑》杂志2022年2月报道，这一进程仍在进行中，并融合了自愿性和官方性的举措。

伦敦是建筑工地最重视使用第五阶段排放标准柴油发动机的城市。伦敦市长制定的、由地方当局执行的关于非道路移动机械（NRMM）柴油发动机的规定非常明确详细。所有在指定区域内使用的功率在37千瓦至560千瓦之间的柴油设备都必须在伦敦议会（政府）网站上注册。如果可以使用符合第五阶段排放标准的设备，则必须使用，不提供任何费用方面的豁免。

艾森伯格表示，第五阶段柴油发动机制造商和OEM安装商正在努力解决可靠性问题。

除伦敦以外，一些基础设施项目，例如发电厂和HS2高速铁路项目，只允许使用符合第五阶段排放标准的设备，并强烈倾向于采用电动和混合动力解决方案（如有）。这是客户的要求，而非法规规定。目前，人们越来越关注电动和混合动力解决方案，而非仅仅关注第五阶段排放标准。

一些与作者私下交谈过的英国租赁公司估计，英国柴油发电机订单中约有1%指定使用第五阶段排放标准的设备，而英国租赁行业约有1%的发电机组为第五阶段排放标准（功率范围在37至560千瓦之间）。欧洲大型租赁公司的估计也与之类似，但很少有公司愿意公开谈论此事，以免承认他们正在延长使用第三阶段A（Stage IIIa）发电机的期限。

第五阶段排放标准的普及率至今仍然很低，原因有三。首先，大多数租赁公司在2020年底前囤积了最后一批符合第三阶段排放标准的发电机，主要原因是成本更低。其次，在低负荷运行时存在可靠性问题（稍后详述）。第三，二手设备的价值存在不确定性。

“固定机械”灰色地带

阅读欧洲议会和理事会第2016/1628号条例（欧盟）全文（每种语言共78页），可知其中有多项豁免条款适用于无需使用第五阶段柴油发动机的设备。这些豁免包括消防泵、休闲和赛车、远洋船舶以及其他许多设备，例如第2条第2款d项中提到的“固定式机械”，但未作进一步定义。

艾森伯格表示，电网供电、混合动力、太阳能、电池储能以及最终的氢能将是未来的充电解决方案，但混合动力解决方案中会包含柴油部件。

人们很容易将那些专为备用电源（电网故障时提供的备用电力）而设计的、配备 IIIa 级柴油发动机的发电机组纳入租赁车队。由于相关法规缺乏细节，执法力度充其量也只能说是参差不齐，只有伦敦的法规非常详细。

在欧洲各地，一些租赁公司，尤其是规模较小的公司，正在购买备用发电机并将其纳入租赁车队。这种情况可能会持续到相关法规更加具体、执行更加严格为止。

管理良好的负责任的租赁公司（通常是规模较大的公司）不太可能为了租赁设备而购买“灰色地带”的备用发电机，但它们却要与那些这样做的小型租赁公司竞争。然而，由于第五阶段排放标准设备的成本大幅增加（大约增加40%），租赁公司对2020年以前生产的发电机进行“更换或重建”的计算方式已经发生了显著变化。

轻载或“湿堆垛”问题

柴油发电机在负载低于额定功率的30%至50%时会面临一些特殊挑战。发动机热量不足会导致燃油燃烧不完全，这通常是排气管冒黑烟的原因。车辆、挖掘机和其他柴油发动机受此影响较小，因为它们在正常使用过程中会承受各种负载，并产生足够的热量来保证燃油充分燃烧。车辆加速、挖掘机挖掘和吊装重物以及自行式臂架升降机行驶或起吊时，都会产生足够的热量以保证正常运行。

发电机通常以稳定的低负载长时间运行，甚至可以连续24小时不间断运行。当发电机用于为电动机、水泵、电动起重机等设备供电时，其规格和容量通常根据电动机的启动峰值负载来确定。例如，启动一台100千瓦的电动机可能需要一台350千瓦的发电机，之后电动机将以100千瓦的功率运行数天甚至数周。这就像一辆汽车在拥堵的交通中以5公里/小时的速度连续行驶数月一样。

即使是符合第三阶段排放标准的柴油发电机，在轻载工况下也面临挑战。对于轻载应用，建议每运行100小时至少进行2小时75%负载的负载测试（例如连接加热器等人工负载）。对于24小时不间断运行的发电机组而言，这相当于每周不止一次的负载测试。

对于没有柴油颗粒过滤器（DPF）的柴油发动机，负载测试间隔可以延长，但符合第五阶段排放标准的后排放标准发电机在轻载运行时尤其容易出现问题。这导致设备需要更频繁的现场维护，而且维护内容可能不仅仅是更换机油，还包括几个小时的负载测试。最终，这部分成本将由客户承担。

在英国圣安德鲁斯高尔夫公开赛上，Aggreko发电机组亮相。该公司一直在大力投资第五阶段和Tier 4 Final排放标准的发电机组。

保守的客户往往会高估发电机的需求（比如，为了以防万一需要更多电力，就买一台200千伏安的），而且他们通常根本不会准确测量实际需求。租赁公司的销售人员为了增加收入，也倾向于推销更大功率的发电机。如果更大的发电机耗油量更大，租赁公司如果只考虑短期利益而非可持续发展，可能会把这部分收入视为利润。

情况好转

在 2020 年第五阶段排放标准推出几年后，柴油发动机制造商正在改进其柴油计算机控制系统，使其再生循环和遥测功能更加完善，而有迹象表明，可靠性问题发生的频率有所降低。

客户和租赁公司在提供合适功率的发电机方面越来越得心应手。一些制造商正在考虑在发电机上预装负载箱，使其能够有效地自主完成这项工作。

或许最重要的是，配备大容量电池的混合动力系统意味着柴油发动机可以以最佳负载进行部分运行，而这正是一个强劲的增长领域。电池价格约为每千瓦时1000至1200欧元，远高于同等容量的发电机，因此并非所有应用场景都适合采用这种方案。不过，电池成本有望随着时间的推移而下降。

第五阶段及使用值

二手发电机市场的运作方式与其他许多资产有所不同。来自发展中国家的二手设备经销商直接与租赁公司洽谈二手发电机的租赁事宜，而这些租赁公司往往比高空作业平台和剪叉式升降机等设备更深入地开拓发展中国家市场。

发展中国家更倾向于选择坚固耐用、结构简单的柴油发动机，并减少电子控制系统的使用。在许多发展中国家，柴油的含硫量超过了柴油颗粒过滤器（DPF）的承受范围，这意味着除非取消排放控制，否则可能会避免使用第五阶段排放标准的发动机，而取消排放控制本身对环境不利。由于第五阶段排放标准的柴油发动机上市时间较短且普及速度相对较慢，因此在发展中国家，无论是拍卖会还是经销商处，二手发动机的价值数据都很少，这给租赁公司带来了更大的不确定性。

因此，对于那些精于算计的租赁公司来说，第五阶段发电机组（Stage V）的成本（购买和租赁）要高出40%，而客户却必须按照规定使用（例如伦敦市中心），但有时他们宁愿避免使用。此外，与第三阶段A型发电机组相比，第五阶段发电机组在低负载情况下可能存在可靠性问题。第三阶段A型发电机组目前仍处于一个颇具诱惑力的“灰色地带”，只要你告诉制造商它将用于备用电源，就可以购买。最后，第五阶段发电机组的二手价格也难以确定。

所有证据都表明，更注重可持续发展的设备市场正在跨越第五阶段的要求，并有在现场全面使用电动设备的目标。

第五阶段柴油发动机制造商及其OEM安装商正努力解决（目前大多处于早期阶段的）可靠性问题。客户教育工作仍在继续，包括承包商和租赁公司自身，尤其是在发电机选型和混合动力/电池供电系统应用方面。电网扩容速度缓慢，难以满足电力需求，因此未来多年我们仍会看到现场使用柴油发电机。

作者：
杰夫·艾森伯格自上世纪90年代加入吉尼公司（Genie）以来，一直从事租赁业务，主要负责为租赁公司扩张提供融资。他曾为多家租赁公司提供咨询、创办、运营、收购和出售服务，业务遍及多个大洲。目前，他是总部位于英国的Smart Platform Rental公司的非执行董事，并为全球其他客户提供并购和可持续能源方面的咨询服务。电话：+44 7900 916933，邮箱：jeff@claremont-consulting.com