光柴互補(bǔ)發(fā)電

在科技的發(fā)展道路上，離不開(kāi)能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開(kāi)發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽(yáng)能的使用。光柴互補(bǔ)發(fā)電是利用光伏發(fā)電為主，柴油發(fā)電為輔，給負(fù)載供電，并將多余電能儲(chǔ)存進(jìn)蓄電池的過(guò)程。在穩(wěn)定性、持續(xù)性提供電力方面具備明顯優(yōu)勢(shì)。本文將從應(yīng)用場(chǎng)景、成本優(yōu)勢(shì)、項(xiàng)目案例、控制原理、方案特點(diǎn)等方面詳細(xì)介紹光柴互補(bǔ)項(xiàng)目解決方案。

一、應(yīng)用場(chǎng)景

國(guó)內(nèi)外很多偏遠(yuǎn)或海島地區(qū)，電網(wǎng)覆蓋率不足以及電網(wǎng)不穩(wěn)定，會(huì)使用柴油發(fā)電，由于地方偏遠(yuǎn)，一旦發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，很難及時(shí)得到修復(fù)，必然會(huì)影響到工作和生活。其次，柴油發(fā)電機(jī)的噪音和污染也無(wú)法得到解決。

另一方面柴油發(fā)電不穩(wěn)定電能質(zhì)量不佳，易對(duì)負(fù)載造成沖擊。單純光伏發(fā)電又很難滿足實(shí)際負(fù)載需求。

而光柴互補(bǔ)具備的自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量，當(dāng)光伏發(fā)電不能滿足要求時(shí)，切換到柴油發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。

沙漠風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

荒漠光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

所以光柴互補(bǔ)是可以解決上述問(wèn)題很好方案，混合電源電站也有助于減少二氧化碳排放和降低發(fā)電成本。

二、度電成本對(duì)比

柴油發(fā)電成本較大。一般情況下柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電的轉(zhuǎn)化效率約為31%，以康明斯50Kw發(fā)電機(jī)為例：1kW消耗216g【{(216*發(fā)電機(jī)功率數(shù))/1000}*柴油每升價(jià)格】/發(fā)電機(jī)組功率數(shù)=每度電的柴油消耗根據(jù)現(xiàn)在0#柴油7.6元/升，大概每度電成本在1.6元左右，而光伏發(fā)電的度電成本目前基本在0.5元左右。

另外，柴油作為消耗品，價(jià)格也是與日俱增。項(xiàng)目后期運(yùn)維方面光伏發(fā)電的維護(hù)較于柴油發(fā)電機(jī)也更簡(jiǎn)便，費(fèi)用也相應(yīng)更為節(jié)省。更不論光伏發(fā)電對(duì)柴油機(jī)巨大的碳排放優(yōu)勢(shì)。

光柴互補(bǔ)示意圖

三、光柴互補(bǔ)項(xiàng)目案例

以固德威尼泊爾醫(yī)藥大學(xué)500kW光柴互補(bǔ)項(xiàng)目為例。

項(xiàng)目采用DEIF的全自動(dòng)可持續(xù)能源控制器(ASC)，在可持續(xù)性發(fā)電設(shè)備和發(fā)電機(jī)組之間實(shí)現(xiàn)可靠，全集成式優(yōu)化連接。

ASC與DEIF功率管理系統(tǒng)技術(shù)完全兼容，采用模塊化設(shè)計(jì)，具有可擴(kuò)展性和靈活性，支持離網(wǎng)，并網(wǎng)以及離網(wǎng)/并網(wǎng)組合等多種工作模式。它具有符合電網(wǎng)規(guī)范的斷路器控制，可持續(xù)電源快速關(guān)機(jī)，方向供電保護(hù)和市電失電保護(hù)等功能。光伏控制器ASC-4+ DEIF柴發(fā)控制器，可以實(shí)現(xiàn)功率管理的功能。

四、電站控制邏輯

1、在電網(wǎng)停電或離網(wǎng)狀態(tài)下，柴發(fā)模擬電網(wǎng)下，并網(wǎng)逆變器可以運(yùn)行。

電站需要至少一臺(tái)柴油機(jī)組在線，需要設(shè)定柴油發(fā)電機(jī)組最小帶載功率。

負(fù)載小于光伏容量：

一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組會(huì)以最小帶載功率運(yùn)行，多余的負(fù)載由光伏供應(yīng);若負(fù)載小于柴油發(fā)電機(jī)組的最小帶載功率設(shè)定值，負(fù)載完全由柴油發(fā)電機(jī)組響應(yīng)。

負(fù)載等于光伏容量：

一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組會(huì)以最小帶載功率運(yùn)行，帶載功率為柴油發(fā)電機(jī)組最小帶載功率設(shè)定值，剩余負(fù)載有光伏供應(yīng)。

負(fù)載大于光伏容量：

一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組會(huì)以最小帶載功率運(yùn)行，剩余功率由光伏供應(yīng)，負(fù)載大于光伏容量和一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組最小帶載之和時(shí)，多余負(fù)載是由柴油發(fā)電機(jī)組來(lái)響應(yīng)，柴油發(fā)電機(jī)組根據(jù)負(fù)載大小來(lái)啟停機(jī)組。

2、當(dāng)負(fù)載突然變化時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組首先響應(yīng)負(fù)載變化，通過(guò)控制器之間的通訊，系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

五、方案的優(yōu)點(diǎn)

用混合太陽(yáng)能供電系統(tǒng)可以達(dá)到可再生能源的更好的利用。

因?yàn)槭褂每稍偕茉吹莫?dú)立系統(tǒng)通常是按照最壞的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)榭稍偕茉词亲兓?，不穩(wěn)定的，所以系統(tǒng)必須按照能量產(chǎn)生最少的時(shí)期進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于系統(tǒng)是按照最差的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以在其他的時(shí)間，系統(tǒng)的容量是過(guò)大的。在太陽(yáng)輻照最高峰時(shí)期產(chǎn)生的多余的能量沒(méi)法使用而浪費(fèi)了。整個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的性能就因此而降低。如果最差月份的情況和其他月份差別很大，有可能導(dǎo)致浪費(fèi)的能量等于甚至超過(guò)設(shè)計(jì)負(fù)載的需求。

具有較高的系統(tǒng)實(shí)用性。

在獨(dú)立系統(tǒng)中因?yàn)榭稍偕茉吹淖兓筒环€(wěn)定會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)供電不能滿足負(fù)載需求的情況，也就是存在負(fù)載缺電情況，使用混合系統(tǒng)則會(huì)大大的降低負(fù)載缺電率。

和單用柴油發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)相比，具有較少的維護(hù)和使用較少的燃料。

較高的燃油效率。

在低負(fù)荷的情況下，柴油機(jī)的燃油利用率很低，會(huì)造成燃油的浪費(fèi)。在混合系統(tǒng)中可以進(jìn)行綜合控制使得柴油機(jī)在額定功率附近工作，從而提高燃油效率。

負(fù)載匹配更佳的靈活性。

使用混合系統(tǒng)之后，因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)可以即時(shí)提供較大的功率，所以混合系統(tǒng)可以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，沖擊載荷等。還可以更好的匹配負(fù)載和系統(tǒng)的發(fā)電。只要在負(fù)載的高峰時(shí)期打開(kāi)備用能源即可簡(jiǎn)單的辦到。

有時(shí)候，負(fù)載的大小決定了需要使用混合系統(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(yáng)能成本就會(huì)很高。相信再過(guò)幾年到幾十年，當(dāng)人類利用太陽(yáng)能的技術(shù)很成熟的時(shí)候，這樣就有了無(wú)窮盡的能源供給社會(huì)的使用，再當(dāng)下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。