新聞主題	柴油機混合能源發(fā)電系統的優(yōu)點(diǎn)

 

摘要：由于全球氣候變暖問(wèn)題日益嚴重，各國紛紛提倡低碳經(jīng)濟，以節能減排為核心，提升能源使用效率，并發(fā)展可再生資源。風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統是目前技術(shù)開(kāi)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(yáng)能的不連續性導致風(fēng)力發(fā)電機和太陽(yáng)能電池板輸出的電能功率是脈動(dòng)的和非連續的，不加以控制則無(wú)法直接應用。混合能源系統指基于太陽(yáng)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，其不僅可以降低系統整體造價(jià)成本，還可以提高系統的供電保障率，其也可應用在村落、島嶼以及通訊基站的集中供電，滿(mǎn)足負荷的用電需求。

 

一、混合能源概述

 

      混合能源供電系統一般是指采用風(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合電力能源技術(shù)，能夠充分利用太陽(yáng)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)行統一的控制器和調節調度，相互彌補其發(fā)電缺失，與單一能源發(fā)電相比，混合能源供電系統可以向客戶(hù)端提供高質(zhì)量的穩定電能。系統具有節省燃油消耗、減少物資供給、減輕運輸壓力、保障安全供電、延長(cháng)供電時(shí)間和節約成本等優(yōu)點(diǎn)，系統可以根據當地環(huán)境自然條件和用電設備的電力消耗情況適當配置，安裝快捷、移動(dòng)方便，是非常理想的能源供電設備，適用于無(wú)市電或市電不穩定，而當地太陽(yáng)能或風(fēng)能資源豐富的固定或者移動(dòng)的用電場(chǎng)所。

      混合能源供電系統的特點(diǎn)在于將新能源發(fā)電技術(shù)與傳統能源發(fā)電技術(shù)相結合，根據風(fēng)、光、柴、蓄混合發(fā)電系統的技術(shù)指標和經(jīng)濟指標與系統調度策略的關(guān)系，確定系統能量的智能最優(yōu)調度策略。系統模塊化的結構設計和集成設計，具備良好的兼容性和冗余設計，多種結構可以自由組合，有風(fēng)光柴蓄、風(fēng)柴蓄、光柴蓄和柴蓄混合等方式。組成系統如圖1、圖2所示。

 

圖1 微電網(wǎng)組成系統圖

圖2 典型混合能源供電系統框圖

 

二、混合能源優(yōu)點(diǎn)

 

      使用混合能源供電系統的目的就是為了綜合利用幾種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)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、不穩定的，所以系統必須按照最差的工況進(jìn)行設計。在太陽(yáng)輻射最高峰時(shí)期產(chǎn)生的多余電量因無(wú)法使用而浪費掉，使得整個(gè)系統的經(jīng)濟性能降低，配備蓄電池儲能系統后，可以使可再生能源最大化利用。

2、具有較高的系統實(shí)用性

      因為可再生能源的變化在獨立系統中具有不穩定性，一旦出現較長(cháng)時(shí)間的連續陰雨天氣，系統供電就不能滿(mǎn)足負載的需求，從而導致停電或者蓄電池過(guò)放電現象，影響整個(gè)供電系統的實(shí)用性。而混合系統中的各能源可無(wú)縫切換，大大降低了負載斷電率。

3、提高穩定性和可靠性

      利用太陽(yáng)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)電設備，大大提高了系統的穩定性和可靠性，在保證同樣供電的情況下，可以減小儲能蓄電池的容量，大幅度降低了系統的成本。

4、降低運營(yíng)成本

      與單用柴油發(fā)電機的系統相比，具有較低的維護和運行費用。同時(shí)在混合能源供電系統中可以進(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)濟效益

      對系統進(jìn)行合理的設計和匹配，基本上可以由風(fēng)、光發(fā)電系統供電，很少起用備用電源（柴油發(fā)電機組），可以獲得較好的經(jīng)濟效益。

6、負載匹配更佳

      使用混合能源供電系統后，柴油發(fā)電機組可以即時(shí)提供較大的功率，所以混合能源供電系統可適用于范圍更加廣泛的負載系統，例如可以使用較大的交流負載、沖擊負載等。還可以更好地匹配負載和系統的發(fā)電，只要在負載的高峰期開(kāi)起備用電源就可以辦到。有時(shí)候，負載的大小決定了需要使用混合能源供電系統，大的負載需要很大的電流和很高的電壓，如果只是使用太陽(yáng)能或者風(fēng)能，成本就會(huì )很高。

 

三、應用方案

 

1、市電+光伏和柴發(fā)組成

      正常時(shí)光伏并網(wǎng)發(fā)電減少市電使用；異常時(shí)（市電異常、市電功率限制、階梯電價(jià)），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，當儲能電池組電量不足時(shí)，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，根據負載功率調整光伏最大輸出功率,滿(mǎn)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)供電不穩或者電費較高的場(chǎng)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，當電池電量低于設定值時(shí)啟動(dòng)柴油發(fā)電機組。

 

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

      根據設置的平均功率和保留功率作為當前功率需求，控制直流發(fā)電機組開(kāi)機臺數，保證直流發(fā)電機組的高效運行；母排電壓低時(shí)，超級電容放電，母排電壓正常時(shí)，超級電容不充不放，母排電壓高時(shí)，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。當市電異常且電池組電壓低于設置值時(shí)，控制器控制柴油發(fā)電機組起動(dòng)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，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(jià)差較為敏感的場(chǎng)景。

8、柴發(fā)+儲能組成

      適用于臨時(shí)供電場(chǎng)合；此處控制器HES9510相當于EMS，通過(guò)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。

 

圖5  通信基站混合能源發(fā)電站解決方案

圖6  工業(yè)園區混合能源發(fā)電站解決方案

 

總結：

      根據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(shuō)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(lái)，各種能源公司一直致力于開(kāi)發(fā)節能解決方案和產(chǎn)品，以減少化石燃料的消耗并縮短維修時(shí)間?；旌夏茉垂╇娤到y在可再生能源有效利用的同時(shí)，還可以減少大氣污染，增強環(huán)境保護，促進(jìn)綠色能源發(fā)展，具有良好的社會(huì )效益和環(huán)境效益，尤其對無(wú)電、缺電和電力供應無(wú)法安全保障的區域或者設施作用更加明顯。

 

 

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