柴油發電機（Diesel Generator）— 額定、降載與容量¶
發電機是電力鏈上第一個不是把電轉手、而是把電造出來的設備，也因此是第一個容量會隨天氣、海拔、甚至自己機房通風設計而縮水的設備。前四張卡的容量都是「一個數字加一組條件」；發電機是一台機同時有五個合法的 kW 數字——選錯一個，整份容量規劃就錯。
這台設備太大，拆成兩張。本卡只談容量：額定分級、場址降載、油耗。 起動時序（dc-04 留下的 6.5 秒）、ISO 8528-5 暫態性能、NFPA 110 定期測試與 wet stacking 移到
dc-05b。
六格¶
拓撲位置：上游不是電，是燃料 + 起動能量 + 空氣——日用油箱 dc-06、起動電池、進排氣、冷卻水路。下游是 ATS 的 emergency 側，或先進並聯盤匯流再餵 LV 主盤 dc-07。全鏈唯一一台「上游斷了不會馬上停、但幾小時後一定停」的設備。
容量單位：kWe（不是 kWm 機械功率）與 kVA。坑在於同一台機有五個額定：ESP／LTP／PRP／COP／DCC，再乘場址降載 = 第六個數字。
冗餘表達：N+1 靠並聯盤 + 負載分擔（isochronous 等轉速調速）；2N 是兩組獨立機組 + 獨立油路 + 獨立並聯盤。「三台機」不等於 N+1，要看它們共用什麼。
遙測介面：Modbus RTU/TCP 為主，部分控制器另供 SNMP。
| 點位 | 型別 | 為什麼要 |
|---|---|---|
engine_state |
enum | STOPPED/CRANKING/RUNNING/COOLDOWN/FAULT |
output_kw / pf |
float | 並機時看負載分擔是否均衡 |
runtime_hours_total |
float | 有年度配額，非單純 counter |
failed_start_count |
int | 起動失敗率最有預警價值 |
battery_voltage / charger_ok |
float/bool | 發電機不起動的頭號原因 |
air_filter_inlet_temp |
float | 降載係數的實際輸入 |
not_in_auto |
bool | 最被低估的告警：切到 MANUAL 忘了切回 |
故障域：引擎本身通常不是瓶頸，真正的共因是附屬系統——起動電池、日用油總管、並聯盤、共用進排氣井。ATS 是「兩個上游收斂成一點」；發電機是「N+1 三台透過共用附屬系統偷偷變回 N」。
維護特性：月測、年度負載測試、長時測試——測試會吃掉年度運轉時數配額（見演算三）。制度細節在 dc-05b。
關鍵數字與計算¶
一、一台機的五個額定：Cummins DQLF 實例¶
ISO 8528-1 §13 定義四種額定，廠商可再自訂第五種。以 Cummins DQLF 為例：
| 額定 | kWe | 年運轉上限 | 24 h 平均負載上限 | 24 h 可用平均 kW |
|---|---|---|---|---|
| ESP 緊急備援 | 2750 | 200 h | 70% | 1925 |
| PRP 主用可變負載 | 2500 | 無限 | 70% | 1750 |
| LTP 限時主用 | 2500 | 500 h | 100% | 2500 |
| COP 連續定負載 | 2100 | 無限 | 100% | 2100 |
| DCC 資料中心連續（廠商自訂） | 2500 | 無限 | 100% | 2500 |
同一顆引擎、同一張型錄，可用容量差 23.6%。 差在你打算怎麼用它：ESP 賭「一年只跑 200 小時、平均只用七成」，用壽命換峰值；COP 假設天天滿載，峰值只好壓低。
更陰險的是 ESP 的 70% 平均負載限制。若照 2750 kW 規劃、長時間拉到 2400 kW，你不是「還在額定內」，是違反了 ESP 額定的定義，壽命與保固假設全部失效。「這台機還剩多少餘裕」，在沒指定 rating class 之前根本沒有答案。
二、場址降載：兩個算法差 4.5 個百分點¶
型錄基準是 ISO 3046 參考條件：15 °C（部分廠商用 25 °C）、101.325 kPa、30% RH。實際場址要降載，而業界有兩套算法：
A（拇指法則）：海拔每 300 m 降 3%（150 m 以上起算）；溫度超過 40 °C 後每 5 °C 降 3%。 B（廠商降載表）：查原廠 Table A 直接讀係數。
代同一組條件（海拔 1000 m、進氣 40 °C）：
A：海拔 (1000−150)/300 = 2.833 檔 × 3% = 8.50%；溫度 40 °C 未超過 40 → 0%
係數 0.915 → 2750 × 0.915 = 2516 kW
B：Cummins D-6453 Table A（off-grid）1000 m / 40 °C = 0.87 → 2750 × 0.87 = 2393 kW
差距 = 123 kW ≈ 4.5 個百分點
⚠️ 台灣情境的重點不在海拔，在量測點。 台灣的資料中心幾乎都在海拔 100 m 以下，海拔項基本為零。但原廠降載表的橫軸標的是 air filter inlet temperature（空氣濾清器入口溫度），不是室外溫度——室內型發電機房通風不良時，進氣可比室外高 10 °C 以上（該資料另註明進氣超過 35 °C 需洽原廠）。你可能是自己的機房通風把自己的發電機降載了，而型錄與氣象站都不會告訴你。
三、運轉小時是配額，不是計數器¶
ESP 額定只給 200 h/年，而這個配額被測試先吃掉一塊：
月測 30 min × 12 = 6.0 h；年度負載測試 1.5 h；長時測試 4 h ÷ 36 月攤提 ≈ 1.3 h/年
測試小計 ≈ 8.8 h/年（配額 4.4%）+ 真實停電 3 次 × 2 h = 6.0 h
commissioning 首年另計，可輕易吃掉 40–80 h
首年 commissioning 加上幾次大停電，200 h 是會見底的。 EPA 對 stationary emergency 引擎的「非緊急運轉時數」另有獨立上限，兩套配額要分開計。這是前五張卡第一個「用掉就沒了」的欄位：kVA、kA、開關位置、計時器設定都是狀態，runtime_hours 是存量。
四、油耗：從效率推，不要抄網路表¶
網路油耗表彼此差 20% 以上，因為基準不同（kW 或 kVA、standby 或 prime、含不含冷卻風扇寄生損失）。從熱值自己推：
柴油 LHV ≈ 42.7 MJ/kg × 密度 0.832 kg/L = 體積熱值 35.53 MJ/L
滿載發電效率 ≈ 38%；1 kWh = 3.6 MJ
每 kWh 燃料能量 = 3.6 / 0.38 = 9.47 MJ → 體積 = 9.47 / 35.53 = 0.267 L/kWh
50% 負載時效率降到約 34%：3.6 / 0.34 / 35.53 = 0.298 L/kWh
0.267 L/kWh 落在業界經驗區間 0.20–0.30 L/kWh 中間，可信。而 低負載的每度電油耗更高，不是更低——任何一張「低負載 L/kWh 更省」的表都是錯的或基準不同。
算 NFPA 110 Class 48 的儲油量（1500 kW ESP 機，實際帶 70%）：
（NFPA 110 用 Type–Class–Level 三軸分類，資料中心常見 Type 10 / Class 48 / Level 1 ＝「10 秒內接上負載、不補油撐 48 小時、失效會致命」。Type 10 的時序拆解在 dc-05b。）明天 dc-06 從 13.4 m³ 接下去。
常見誤解¶
以為發電機的「2750 kW」是一個容量數字，但實際上它是五個數字裡最寬鬆的那個。 加上場址降載後還有第六個。規格書若只寫「2750 kW 發電機」而沒寫 rating class，那份規格書沒有指定任何東西。這是 topic-01（銘牌值 vs 降載值 vs 實測值）最強的實例。
以為低負載比較省油，但實際上低負載每度電更耗油。 滿載 0.267 L/kWh、半載 0.298 L/kWh——摩擦與泵損失幾乎不隨負載變，攤到更少度數上單位油耗自然升高。方向搞反，儲油量在「N+1 三台各帶 33%」下會嚴重低估：冗餘配置本身會推高總油耗。
以為 N+1 三台機就有冗餘，但實際上冗餘度取決於它們不共用什麼。 共用一條日用油總管、一面並聯盤、一個進排氣井、一組電池充電器——任一失效就同時帶走三台。可靠度瓶頸幾乎都在附屬系統而非引擎本體，其中起動電池排第一。這是 topic-06 故障域建模的第二個反例：dc-04 是「收斂」，dc-05 是「共因」。
來源分歧¶
分歧一：降載用拇指法則還是廠商表？ 兩者差 123 kW ≈ 4.5 個百分點（見演算二）。採購與驗收文件必須指定用哪一種、溫度取自哪個量測點。
分歧二：「資料中心額定」是不是 ISO 標準的一部分？ Cummins 2017 教材明說 ISO 8528-1 §13 只定義 ESP／LTP／PRP／COP 四種，DCC 是廠商自訂、超出 ISO 的額定；但較新的二手資料聲稱 ISO 8528-1:2018 已納入 DCP（Data Centre Power） 類別。
沒能取得 ISO 8528-1:2018 原文核對。這正是拿去問供應商的好問題：「你標的 DCC 是貴司自訂還是 ISO 8528-1:2018 的 DCP？定義一樣嗎？」 資料模型裡 rating_class 這個 enum 必須配 standard_ref，否則你無法判斷兩個廠牌上同名的額定是不是同一件事。
對資料模型的意涵¶
-
rated_power_kw這個欄位本身就是 bug。 額定要獨立成子表：genset_rating(genset_id, rating_class, power_kw, max_hours_per_year, max_avg_load_factor_24h, overload_allowed, standard_ref)。連帶地，「這台機還有多少餘裕」的查詢必須帶rating_class參數，沒帶就該報錯而不是回預設值。本卡的母題形態：額定不能脫離用途分級。 -
場址額定是 derived，不是 stored。
site_rating_kw = nameplate_kw × derate_factor，而derate_factor要存method、source、altitude_m、ambient_c——其中ambient_c必須帶measurement_point（outdoor/genset_room/air_filter_inlet），否則會系統性往樂觀方向偏。dc-04的measurement_point教訓第二次出現。 -
運轉小時是有限配額，要當存量建模。
runtime_hours_ytd+quota_hours（由 rating_class 決定）+「YTD > 配額 80%」告警，且必須按 trigger 分組累計（測試 / 真實停電 / commissioning）——EPA 的非緊急運轉時數是第二套獨立配額。 -
故障域需要「共用依賴」的邊，不只是父子樹。 除 parent 指標外還要
shared_dependency(component_id, dependency_id, dependency_type)，type ∈{fuel_header, paralleling_switchgear, air_intake_plenum, battery_charger}。有這條邊，「三台 N+1 的實際冗餘度」才是查得出來的。
該問 facility 的問題¶
- 照哪個 rating class 採購的？ 規格書寫 ESP、PRP 還是 DCC？若寫 DCC，是廠商自訂還是 ISO 8528-1:2018 的 DCP？年度運轉時數配額誰在追蹤，commissioning 會不會吃掉 ESP 的 200 h？
- 場址額定用拇指法則還是原廠降載表算的？ 拿得到 Table A 嗎？計算用的溫度是室外還是發電機房進氣？機房通風的設計溫升多少？
- 三台機共用什麼？ 日用油一條總管分三支還是各自獨立？並聯盤一面還是兩面？進排氣井與電池充電器呢？
動手練習（30–40 分鐘）¶
接續 dc-04 的 TransferSwitch 往上游長出 Genset。核心是用型別強迫「額定必須帶 class」——若你的 Genset 有一個叫 rated_kw 的裸欄位，這個練習就失敗了。
from dataclasses import dataclass, field
from enum import Enum
RatingClass = Enum("RatingClass", "ESP LTP PRP COP DCC")
DerateMethod = Enum("DerateMethod", "RULE_OF_THUMB MANUFACTURER_TABLE")
TempPoint = Enum("TempPoint", "OUTDOOR GENSET_ROOM AIR_FILTER_INLET")
@dataclass(frozen=True)
class Rating:
rating_class: RatingClass
power_kw: float
max_hours_per_year: float | None # None = 無限
max_avg_load_factor_24h: float # 0.70 或 1.00
standard_ref: str # "ISO 8528-1 §13" / "vendor-defined"
@dataclass
class SiteConditions: # temp_point 存錯 = 系統性高估容量
altitude_m: float; ambient_c: float; temp_point: TempPoint
@dataclass
class Genset:
id: str
ratings: dict[RatingClass, Rating] = field(default_factory=dict)
# TODO rating(rc)：查無該 class 要 raise，不要回 None、更不要回預設值
# TODO site_rating_kw(rc, cond, method)
# RULE_OF_THUMB: 海拔 (alt-150)/300 檔 ×3%、溫度 (t-40)/5 檔 ×3%（負值取 0）
# MANUFACTURER_TABLE: 查 DERATE_TABLE 雙線性內插；若 cond.temp_point
# != AIR_FILTER_INLET → 照算但發 warning
# TODO usable_avg_kw(rc, cond, method) = site_rating × max_avg_load_factor_24h
# TODO runtime_quota_status(rc, hours_ytd) -> ("ok"|"warn"|"exceeded", 剩餘)
# warn 門檻 = 配額 × 0.8；無限額度回 ("ok", float("inf"))
DERATE_TABLE = { # Cummins D-6453 Table A (off-grid)：(海拔 m, 進氣 °C) -> 係數
(0, 20): 1.00, (0, 40): 0.99, (1000, 20): 0.92,
(1000, 40): 0.87, (2000, 20): 0.80, (2000, 40): 0.74,
}
# TODO sfc_l_per_kwh(load_fraction)：效率內插 100→38%、75→36%、50→34%，
# 再除以 35.53 MJ/L
# TODO fuel_for_class_hours(site_kw, load_fraction, hours) -> 公升（dc-06 的輸入）
驗收標準
| 呼叫 | 期望 |
|---|---|
usable_avg_kw(ESP / COP, 海平面 20 °C, 表) |
1925（2750×0.70）/ 2100 |
site_rating_kw(ESP, 1000 m/40 °C, RULE_OF_THUMB) |
≈ 2516 |
同上改 MANUFACTURER_TABLE |
≈ 2393（差 123 kW / 4.5%） |
用 TempPoint.OUTDOOR 查廠商表 |
回值照算 + 發出 warning |
runtime_quota_status(ESP, 165) / (PRP, 5000) |
("warn", 35.0) / ("ok", inf) |
sfc_l_per_kwh(1.0) / (0.5) |
≈ 0.267 / 0.298（半載必須更高） |
fuel_for_class_hours(1500, 0.70, 48) |
≈ 13,440 L |
加分題：寫 redundancy_fuel_penalty()，比較「1 台帶 100%」與「3 台各帶 33%（N+1）」在 48 小時下的總耗油。你會算出冗餘配置本身要多帶油——每台都掉進低負載高 SFC 區。這是很多機房儲油量算不夠的原因。
自我檢核¶
Q1. 供應商報價單上寫「Cummins DQLF，2750 kW」。你要不要照 2750 kW 規劃 IT 容量？
答案
不要，而且這張報價單其實沒有指定容量。2750 是 ESP 額定，附帶兩個限制：一年最多 200 小時、24 h 平均負載不得超過 70%（＝ 1925 kW）；同一台機的 COP 額定只有 2100 kW。正確做法：先問 rating class → 乘場址降載係數 → 再乘該 class 的平均負載上限。規格書沒寫 rating class，就等於沒寫容量。
Q2. 機房室外氣溫 32 °C，你查原廠降載表得到係數 0.99，於是回報「幾乎不用降載」。這個結論可能錯在哪？
答案
錯在量測點。原廠 Table A 的橫軸是 air filter inlet temperature，不是室外溫度。機房通風不良時進氣可比室外高 10 °C 以上——32 °C 的室外可能對應 42 °C 的進氣，係數就不是 0.99。你可能是自己的機房通風把自己的發電機降載了，而型錄與氣象站都不會告訴你。所以 ambient_c 單獨存在沒有意義，必須綁 measurement_point。
Q3.「這台機一年只能跑 200 小時」——這句話會讓你的資料模型長出什麼欄位，而且是什麼型別的欄位？
答案
長出 runtime_hours_ytd + quota_hours（由 rating_class 決定）+ 按 trigger 分組累計（測試 / 真實停電 / commissioning）+「YTD > 配額 80%」告警。EPA 的非緊急運轉時數是第二套配額，所以分組累計是必要而非優化。
型別上的關鍵：這是前五張卡第一個存量而非狀態的欄位。kVA、kA、開關位置、計時器設定都是「當下是什麼」，可覆寫可重讀；運轉小時是「已經消耗多少」，只增不減且跨年度重置。告警語意也不同：狀態欄位問「現在對不對」，存量欄位問「還剩多少、燒得多快」。
延伸：本卡的母題變形是「額定不能脫離用途分級與場址條件」——接在 dc-02 量測條件、dc-03 時間、dc-03b 互鎖約束、dc-04 變更者之後，這是第五種。
下一張：dc-05b 起動時序、暫態性能與定期測試 —— 把 genset_crank_to_stable_s = 6.5 拆開，並處理 ISO 8528-5 G3 與 ATS 判定門檻對不齊的問題。