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新聞主題 |
柴油機混合能源發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點 |
摘要：由于全球氣候變暖問題日益嚴(yán)重，各國紛紛提倡低碳經(jīng)濟(jì)，以節(jié)能減排為核心，提升能源使用效率，并發(fā)展可再生資源。風(fēng)能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)是目前技術(shù)開發(fā)最成熟的再生能源，但是風(fēng)力資源的不確定性和太陽能的不連續(xù)性導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板輸出的電能功率是脈動的和非連續(xù)的，不加以控制則無法直接應(yīng)用。混合能源系統(tǒng)指基于太陽能、風(fēng)能、柴油發(fā)電機組與市電能源混合為一體的能源系統(tǒng)，其不僅可以降低系統(tǒng)整體造價成本，還可以提高系統(tǒng)的供電保障率，其也可應(yīng)用在村落、島嶼以及通訊基站的集中供電，滿足負(fù)荷的用電需求。
一、混合能源概述
混合能源供電系統(tǒng)一般是指采用風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、柴油發(fā)電機組發(fā)電、蓄電池儲能供電等混合供電，如圖2所示。即采用風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電、柴油發(fā)電機組發(fā)電和蓄電池組供電于一體的復(fù)合電力能源技術(shù)，能夠充分利用太陽能和風(fēng)能資源，替代或者補充蓄電池組和柴油發(fā)電機組發(fā)電所提供的電力，既可以直接給用電設(shè)備提供電力，又可以對蓄電池組進(jìn)行充電，將不同的能源進(jìn)行統(tǒng)一的控制器和調(diào)節(jié)調(diào)度，相互彌補其發(fā)電缺失，與單一能源發(fā)電相比，混合能源供電系統(tǒng)可以向客戶端提供高質(zhì)量的穩(wěn)定電能。系統(tǒng)具有節(jié)省燃油消耗、減少物資供給、減輕運輸壓力、保障安全供電、延長供電時間和節(jié)約成本等優(yōu)點，系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境自然條件和用電設(shè)備的電力消耗情況適當(dāng)配置，安裝快捷、移動方便，是非常理想的能源供電設(shè)備，適用于無市電或市電不穩(wěn)定，而當(dāng)?shù)靥柲芑蝻L(fēng)能資源豐富的固定或者移動的用電場所。
混合能源供電系統(tǒng)的特點在于將新能源發(fā)電技術(shù)與傳統(tǒng)能源發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)風(fēng)、光、柴、蓄混合發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與系統(tǒng)調(diào)度策略的關(guān)系，確定系統(tǒng)能量的智能最優(yōu)調(diào)度策略。系統(tǒng)模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計和集成設(shè)計，具備良好的兼容性和冗余設(shè)計，多種結(jié)構(gòu)可以自由組合，有風(fēng)光柴蓄、風(fēng)柴蓄、光柴蓄和柴蓄混合等方式。組成系統(tǒng)如圖1、圖2所示。
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圖1 微電網(wǎng)組成系統(tǒng)圖 |
圖2 典型混合能源供電系統(tǒng)框圖 |
二、混合能源優(yōu)點
使用混合能源供電系統(tǒng)的目的就是為了綜合利用幾種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點，避免各自的缺點。其優(yōu)點如下：
1、對可再生能源的更好利用
因為可再生能源是變化的、不穩(wěn)定的，所以系統(tǒng)必須按照最差的工況進(jìn)行設(shè)計。在太陽輻射最高峰時期產(chǎn)生的多余電量因無法使用而浪費掉，使得整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能降低，配備蓄電池儲能系統(tǒng)后，可以使可再生能源最大化利用。
2、具有較高的系統(tǒng)實用性
因為可再生能源的變化在獨立系統(tǒng)中具有不穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)較長時間的連續(xù)陰雨天氣，系統(tǒng)供電就不能滿足負(fù)載的需求，從而導(dǎo)致停電或者蓄電池過放電現(xiàn)象，影響整個供電系統(tǒng)的實用性。而混合系統(tǒng)中的各能源可無縫切換，大大降低了負(fù)載斷電率。
3、提高穩(wěn)定性和可靠性
利用太陽能、風(fēng)能的互補特性，再加上柴油發(fā)電機組作為備用發(fā)電設(shè)備，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在保證同樣供電的情況下，可以減小儲能蓄電池的容量，大幅度降低了系統(tǒng)的成本。
4、降低運營成本
與單用柴油發(fā)電機的系統(tǒng)相比，具有較低的維護(hù)和運行費用。同時在混合能源供電系統(tǒng)中可以進(jìn)行綜合控制，使柴油發(fā)電機組在額定功率附近工作，提高了燃油效率。
5、獲得經(jīng)濟(jì)效益
對系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計和匹配，基本上可以由風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)供電，很少起用備用電源（柴油發(fā)電機組），可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
6、負(fù)載匹配更佳
使用混合能源供電系統(tǒng)后，柴油發(fā)電機組可以即時提供較大的功率，所以混合能源供電系統(tǒng)可適用于范圍更加廣泛的負(fù)載系統(tǒng)，例如可以使用較大的交流負(fù)載、沖擊負(fù)載等。還可以更好地匹配負(fù)載和系統(tǒng)的發(fā)電，只要在負(fù)載的高峰期開起備用電源就可以辦到。有時候，負(fù)載的大小決定了需要使用混合能源供電系統(tǒng)，大的負(fù)載需要很大的電流和很高的電壓，如果只是使用太陽能或者風(fēng)能，成本就會很高。
三、應(yīng)用方案
1、市電+光伏和柴發(fā)組成
正常時光伏并網(wǎng)發(fā)電減少市電使用；異常時（市電異常、市電功率限制、階梯電價），光伏和柴油發(fā)電機組并網(wǎng)帶載。
2、風(fēng)能+光伏+儲能和柴發(fā)組成
主要適用于海島發(fā)電站，如圖3所示。白天風(fēng)能和光伏帶載并為儲能電池組充電；晚上風(fēng)能和儲能電池組帶載，當(dāng)儲能電池組電量不足時，柴油發(fā)電機組帶載。
3、光伏+柴發(fā)組成
光伏和柴油發(fā)電機組共同帶載，根據(jù)負(fù)載功率調(diào)整光伏最大輸出功率,滿足發(fā)電機組最小帶載功率。
4、柴發(fā)+光伏和儲能組成
適用于獨立別墅或者國外電網(wǎng)供電不穩(wěn)或者電費較高的場景，如圖4所示。白天由光伏供電，多余電能給電池組充電；晚上由儲能供電，當(dāng)電池電量低于設(shè)定值時啟動柴油發(fā)電機組。
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圖3 海島混合能源發(fā)電站解決方案. |
圖4 別墅混合能源發(fā)電站解決方案 |
5、直流發(fā)電機組+超級電容組成
根據(jù)設(shè)置的平均功率和保留功率作為當(dāng)前功率需求，控制直流發(fā)電機組開機臺數(shù)，保證直流發(fā)電機組的高效運行；母排電壓低時，超級電容放電，母排電壓正常時，超級電容不充不放，母排電壓高時，超級電容充電。
6、儲能+輔助充電（柴發(fā)+光伏）
主要適用于通信基站使用，如圖5所示。由電池組提供直流電白天，由光伏給給蓄電池充電，市電提供備用。當(dāng)市電異常且電池組電壓低于設(shè)置值時，控制器控制柴油發(fā)電機組起動為電池組充電。
7、市電+柴發(fā)+光伏和儲能組成
適用于大型工業(yè)園區(qū)，如圖6所示。對供電需求較大，有可能面臨限電政策影響產(chǎn)能；或者是對峰谷電價差較為敏感的場景。
8、柴發(fā)+儲能組成
適用于臨時供電場合；此處控制器HES9510相當(dāng)于EMS，通過采集BMS、PCS、柴發(fā)控制器等信息，以PCS、柴油發(fā)電機組功率為控制對象，綜合下發(fā)控制指令。
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圖5 通信基站混合能源發(fā)電站解決方案 |
圖6 工業(yè)園區(qū)混合能源發(fā)電站解決方案 |
總結(jié)：
根據(jù)對全球能源需求的推算，以及由此而造成的有害氣體排放量的增加，足以說明邁向清潔能源技術(shù)的重要性。為此，減少全部或部分柴油發(fā)電型分布式電站對環(huán)境的影響至關(guān)重要。多年來，各種能源公司一直致力于開發(fā)節(jié)能解決方案和產(chǎn)品，以減少化石燃料的消耗并縮短維修時間。混合能源供電系統(tǒng)在可再生能源有效利用的同時，還可以減少大氣污染，增強環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)綠色能源發(fā)展，具有良好的社會效益和環(huán)境效益，尤其對無電、缺電和電力供應(yīng)無法安全保障的區(qū)域或者設(shè)施作用更加明顯。
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