探讨风光柴互补供电方案的应用

2020-03-06郑颢轩江毅

工程建设与设计 2020年14期

郑颢轩，江毅

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，武汉430070）

1 风力发电模块

由于许多偏远地区电网还没有被普及，所以大多数会选择柴油发电，但是这种发电模式会导致发电的成本和燃料会逐年升高。因此，有些贫困地区会限制电量的供应，难以24h持续供电，这对地区的发展产生了不利影响。我国地域广阔，每个地区的自然环境和气候不尽相同，对于日照时间长或者风力能源强的地区，采用自然发电模式不仅可以有效地缓解能源发电的问题，同时也减少了传统能源转化时的浪费和消耗。

1.1 风力电池储存的更新

通过风能进行发电并且使用电池进行电能储存是比较常见、简便的电力存储方法。其主要工作流程是依靠中型或者小型的风力发电设备进行独立的运作，通过连接的电池储存能量，从而达到电力补偿和运用的目的。当下对于风力电池的材质通常会选择含有铅材质的酸性电池、钒品质电池、镉镍类型的电池以及常见的锂电池等，这些种类的电池具有稳定、安全、造价低等优点，可以有效地储存风力电能保障人们的正常用电[1]。

1.2 飞轮储能技术

对于需要大面积供电的地区单纯地利用电池储存电能已经不能满足供给，所以改良风力发电设备是技术突破的重点。随着社会技术的革新，飞轮储能技术不断被完善并且逐渐应用在发电设备中。在风力发电中飞轮设备的总体容量较小、自身储存能量的时间较短，适合搭配大型的发电设备共同运作。在日常的发电工作中，通过在发电设备和风力设备之间加装飞轮技术，设备开启时飞轮设备快速旋转并且开始储存惯性的动能，如果遇到风力降低并且不足以带动风力设备时，飞轮所储存的动能会由于惯性的转动产生能量带动发电设备从而使得风力设备进行转动产生能量并且转化为电力能量，保证电力能量的日常使用，比如，中交二航院在测试风能发电时，利用飞轮设备中高速飞轮和低速飞轮为基础对于飞轮技术进行全面的剖析，总结出飞轮在日常工作中的3种常见的工作状态：工作中的充电状态、低能源时开启释放电能状态以及待机状态。通过与发电设备和风力设备的相配合达到日常工作中3种状态的有效切换，保证正常供电。

2 太阳能发电模块

2.1 太阳能光伏发电

光伏发电技术是利用阳光的照射将光源辐射通过设备转化为电力能源的技术，当太阳光照射到导体设备上时，少量的光源被导体反射，其他光源被导体内部吸收使得阳光内的光子元素与导体的电子元件产生反应，发生剧烈碰撞，产生电能。

2.2 太阳能光热发电

太阳能的光热发电是根据集中光能的形式进行区分，分为传统的平板模式、集中光源的宝塔模式等。在日常电能运作中，通过专业设备将阳光进行聚集，以电光源或者线性光源的形式产生热能，通过热能设备对产生的热能进行有效收集并且通过传送设备进行快速传送从而生成水蒸气，以达到带动蒸汽车轮设备进行发电的目的，最终产生电能以供正常用电。

3 柴油发电模块

3.1 柴油发电设备的选用

柴油发电设备因其操作简洁、成本便宜、电能运转速度快等优点被广泛应用于我国偏远地区。柴油发电设备适用行业十分广泛，除了政府相关的发电需求，对于农业、矿产业、制造业等相关行业柴油发电设备的影响也极其深远。同时，柴油发电还可以辅助城市内部的突发电能情况，比如，城市电路突然被损坏出现市区局部停电，对于重要的生产行业或者运输行业政府可以临时启用柴油发电设备进行小范围的集中供电，使相关企业的损失降到最低。

3.2 自动控制技术的特点

自动控制技术的特点包括：

1）技术可靠性高。自动控制技术有效地保障了柴油发电设备在日常工作中的供电运作，一定程度上降低了人为操作带来的失误率。在设备运作时，自动控制系统不仅可以对发电结构进行监督和调节，在突发情况或者设备故障时，自动控制系统可以及时地进行故障检查，防止设备的进一步损坏。

2）人力投入降低。所有企业和机构在运作时依靠的是人力的支持，但是人力过多地介入会导致失误可能性的增加。针对这一现象，企业加大自动控制技术的运用可以在突发事件出现后，立刻自动切换线路，保障电力系统的正常运作。由于柴油发电设备工作环境的特殊性，对员工的身体健康有很大的影响，引入自动控制系统可以有效地保障员工的身体健康，提升企业整体员工的身体素质水平。

4 风光柴互补供电集成系统

4.1 存储电能系统

相较于柴油发电，风力发电和太阳能发电还存在着发电稳定性不足的现实情况。因此，日常发电中存在发电电能值波动的情况。为了保障电能的稳定供应，储存电能系统的建立至关重要。通过对风能和太阳能所产生的电力资源进行收集和存储，在电力资源供应不足的紧急情况下，能够及时通过存储电能系统进行发电补给，以满足电力资源供应的现实需求。目前，存储系统大多是以铅质酸性电池作为电能存储设备，铅制酸性蓄电池能够最大限度地将风力设备和太阳能设备所产生的电力能量转化为化学能量进行储存，并在需要电能补足时，能够快速将转化储存的化学能量进行释放并再次转化为电力能量，进而实现电力资源的补给。

4.2 发电系统

风光柴互补发电系统是由风力发电和太阳能发电为主，结合柴油发电系统共同构成的。在日常运作中，风力发电系统和太阳能发电系统既可以各自独立发电，也能够根据供电需求，以混合模式进行共同发电，其实际发电模式是以区域内的用电需求和城市地区的自然环境共同决定的。从发电成本角度来说，太阳能发电系统所需要的成本要远远大于风力发电所需要的成本。因此，根据城市电能建设经济预算的现实需求，建设风力和太阳能相结合的混合发电系统不仅是保证电能供应的重要基础，更是降低发电系统建设成本的重要途径，能够全面提升电力资源供应的安全性和稳定性。

4.3 电力控制系统

对于电力系统而言，发电系统和储存系统都是其重要组成部分，但在电力系统的运行中，控制系统也同样具有重要意义，是保证其运行稳定性的基础所在。控制系统的主要功能是对储存系统中的电池进行实时监测，并且结合区域内的用电情况和自然环境的风力变化进行自动化调整与控制。在风光柴互补供电系统建设中，控制系统是其核心因素，通过控制系统对储存电池的平衡管理管理模式，保证了电池存储电能以及释放电能的稳定性，延长电池的使用寿命，为整体电力系统提供科学化、稳定化的安全控制保障。