邊防海島可再生能源應用的研究

孫宏宇

摘 要 邊防海島能源供應關系到邊防海島建設，邊防軍人生活質(zhì)量等問題。隨著可再生能源的快速發(fā)展和微電網(wǎng)技術(shù)日漸成熟，在邊防海島有效利用豐富的太陽能、風能等可再生資源實現(xiàn)邊防海島的能源自給成為可能。文章綜合分析傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、智能控制光伏發(fā)電系統(tǒng)、可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)三種能源應用形式，并進行對比，希望各邊防海島結(jié)合自身情況，找到適合的應用方式。

關鍵詞 邊防海島；可再生能源；智能微電網(wǎng)

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0113-02

隨著化石能源日趨枯竭，當今世界范圍內(nèi)對節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展有了更加理智和長遠的認識，世界各國無不大力強調(diào)發(fā)展新能源技術(shù)，特別是取之不盡，用之不竭的太陽能、風能等可再生資源的高新技術(shù)利用。

我國邊防海岸線漫長，有大量的邊防海島，長期以來解決這些邊防部隊的供電問題，一直是總后基礎建設的重點工作之一。采用傳統(tǒng)柴油或汽油發(fā)電機組定時供電，不但成本較高，對環(huán)境產(chǎn)生一定污染，油料的保障及時也是不容忽視的問題。隨著可再生能源的快速發(fā)展和微電網(wǎng)技術(shù)日漸成熟，在邊防海島有效利用豐富的太陽能、風能等可再生資源實現(xiàn)邊防海島的能源自給成為可能。在此背景下，制定和選擇合理、高效的可再生能源應用計劃成為重要的研究方向。

1 傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

針對邊防海島自身特點，在原有柴油發(fā)電機組的基礎上，增加光伏發(fā)電系統(tǒng)，共同承擔發(fā)電任務。當有太陽時，逆變器將光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)的直流電逆變成正弦交流電，產(chǎn)生電流直接供給交流負載；在沒有太陽時，負載用電全部由柴油機組

供給。

在光伏陣列中安裝智能匯流箱和光伏巡檢系統(tǒng)。智能匯流箱可以檢測到接入?yún)R流箱內(nèi)的每一串光伏電池組串的電壓、電流，并可以根據(jù)電壓、電流參數(shù)對該電池組串狀態(tài)進行智能判斷，當出現(xiàn)短路故障等異常時自動切斷該組串；當故障消失后自動恢復該組串的連接。

光伏巡檢系統(tǒng)則是基于對光伏發(fā)電系統(tǒng)安全的考慮，通過智能匯流箱采集每串電池板的工作狀態(tài)，再將采集信號匯總，傳送給上位機。當一塊太陽能電池板出現(xiàn)故障時，信號采集器自動檢測出故障板所處位置，并將信息傳送給上位機，上位機將錯誤信息顯示在其監(jiān)視器上。檢修人員可根據(jù)上位機顯示的信息，直接檢修或更換故障電池板。另該系統(tǒng)具備的控制作用可實現(xiàn)遠程對故障太陽能電池板實時自動斷開功能，可對故障太陽能電池板進行處理，增強了光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

該種對可再生能源的應用方式適用于在傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)基礎上增加少量設備，并配套監(jiān)控系統(tǒng)，相對成本較低。缺點是自動化程度較低，沒有從根本上解決邊防海島可再生能源供電問題。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 智能控制光伏發(fā)電系統(tǒng)

在傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎上，增加智能控制柜和自發(fā)電系統(tǒng)，提升監(jiān)控軟件的管理功能，在充分分析光伏發(fā)電出力特性的基礎上，增加了自動裝卸載功能。該系統(tǒng)通過遠程監(jiān)控，對本地負載進行實時監(jiān)測，并對短期負載的變化進行預測，通過實時控制光伏發(fā)電功率，使當前光伏發(fā)電功率與負載相匹配，從而保證光伏發(fā)電以比較穩(wěn)定的功率供電，從而保證電網(wǎng)的安全。自發(fā)電系統(tǒng)軟件界面如圖2所示。

該系統(tǒng)還具有自動故障排除功能，在發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時，對于一些小故障可以自動下達指令控制智能匯流箱切斷該部分電路，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)整體運行不受影響。該系統(tǒng)除根據(jù)負載情況自動調(diào)整限制光伏發(fā)電最大功率外，還可取消自動控制狀態(tài)，人工手動對光伏發(fā)電功率進行限制，開啟或關閉部分光伏發(fā)電機組。該種方式實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的半自治運行，具備故障自恢復功能，提高了自動化、智能化水平。缺點是沒有解決可再生能源最大化利用的問題，在限功率運行狀態(tài)下浪費了部分電能。

3 可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)

可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)是集能源、負荷、能量管理系統(tǒng)為一體的獨立微型智能發(fā)電配電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖3所示。將太陽能、風能作為微電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源，組建儲能系統(tǒng)，在微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的管理下自動運行。

能量管理系統(tǒng)包括在線實時控制、發(fā)電預測、負荷預測、儲能系統(tǒng)和供電可靠性管理等?？梢詫崟r獲取微電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點的運行參數(shù)，此外能量管理系統(tǒng)采用模擬人工智能，可替代操作人員控制整個微電網(wǎng)內(nèi)的智能匯流箱、智能并網(wǎng)控制柜、并網(wǎng)逆變器、儲能逆變器；并及時進行發(fā)電預測和負荷預測，做到知己知彼，可以根據(jù)發(fā)電趨勢及儲能系統(tǒng)荷電狀況決定電能調(diào)度策略，實現(xiàn)自治運行、無人值守。

采用可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，自動化、智能化程度大大提高，對柴油發(fā)電機組的依賴大大降低，并消除了光伏發(fā)電浪費現(xiàn)象，可再生能源利用率得到有效提高。

4 結(jié)論

綜上所述，上述三種可再生能源應用方式具備各自的優(yōu)缺點，對比如下。

參考文獻

[1]付永長，蔡皓.太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].農(nóng)村電氣化，2009（09）.

[2]李鋼，趙靜，姚振紀.智能微電網(wǎng)的控制策略研究綜述[J].電工電氣，2012（01）.

[3]張佳軍.風光儲微電網(wǎng)多電源協(xié)調(diào)控制策略研究[D].華北電力大學，2013.

[4]劉然.微電網(wǎng)運行控制策略研究[D].河南理工大學，2011.endprint

摘 要 邊防海島能源供應關系到邊防海島建設，邊防軍人生活質(zhì)量等問題。隨著可再生能源的快速發(fā)展和微電網(wǎng)技術(shù)日漸成熟，在邊防海島有效利用豐富的太陽能、風能等可再生資源實現(xiàn)邊防海島的能源自給成為可能。文章綜合分析傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、智能控制光伏發(fā)電系統(tǒng)、可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)三種能源應用形式，并進行對比，希望各邊防海島結(jié)合自身情況，找到適合的應用方式。

關鍵詞 邊防海島；可再生能源；智能微電網(wǎng)

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0113-02

隨著化石能源日趨枯竭，當今世界范圍內(nèi)對節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展有了更加理智和長遠的認識，世界各國無不大力強調(diào)發(fā)展新能源技術(shù)，特別是取之不盡，用之不竭的太陽能、風能等可再生資源的高新技術(shù)利用。

我國邊防海岸線漫長，有大量的邊防海島，長期以來解決這些邊防部隊的供電問題，一直是總后基礎建設的重點工作之一。采用傳統(tǒng)柴油或汽油發(fā)電機組定時供電，不但成本較高，對環(huán)境產(chǎn)生一定污染，油料的保障及時也是不容忽視的問題。隨著可再生能源的快速發(fā)展和微電網(wǎng)技術(shù)日漸成熟，在邊防海島有效利用豐富的太陽能、風能等可再生資源實現(xiàn)邊防海島的能源自給成為可能。在此背景下，制定和選擇合理、高效的可再生能源應用計劃成為重要的研究方向。

1 傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

針對邊防海島自身特點，在原有柴油發(fā)電機組的基礎上，增加光伏發(fā)電系統(tǒng)，共同承擔發(fā)電任務。當有太陽時，逆變器將光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)的直流電逆變成正弦交流電，產(chǎn)生電流直接供給交流負載；在沒有太陽時，負載用電全部由柴油機組

供給。

在光伏陣列中安裝智能匯流箱和光伏巡檢系統(tǒng)。智能匯流箱可以檢測到接入?yún)R流箱內(nèi)的每一串光伏電池組串的電壓、電流，并可以根據(jù)電壓、電流參數(shù)對該電池組串狀態(tài)進行智能判斷，當出現(xiàn)短路故障等異常時自動切斷該組串；當故障消失后自動恢復該組串的連接。

光伏巡檢系統(tǒng)則是基于對光伏發(fā)電系統(tǒng)安全的考慮，通過智能匯流箱采集每串電池板的工作狀態(tài)，再將采集信號匯總，傳送給上位機。當一塊太陽能電池板出現(xiàn)故障時，信號采集器自動檢測出故障板所處位置，并將信息傳送給上位機，上位機將錯誤信息顯示在其監(jiān)視器上。檢修人員可根據(jù)上位機顯示的信息，直接檢修或更換故障電池板。另該系統(tǒng)具備的控制作用可實現(xiàn)遠程對故障太陽能電池板實時自動斷開功能，可對故障太陽能電池板進行處理，增強了光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

該種對可再生能源的應用方式適用于在傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)基礎上增加少量設備，并配套監(jiān)控系統(tǒng)，相對成本較低。缺點是自動化程度較低，沒有從根本上解決邊防海島可再生能源供電問題。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 智能控制光伏發(fā)電系統(tǒng)

在傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎上，增加智能控制柜和自發(fā)電系統(tǒng)，提升監(jiān)控軟件的管理功能，在充分分析光伏發(fā)電出力特性的基礎上，增加了自動裝卸載功能。該系統(tǒng)通過遠程監(jiān)控，對本地負載進行實時監(jiān)測，并對短期負載的變化進行預測，通過實時控制光伏發(fā)電功率，使當前光伏發(fā)電功率與負載相匹配，從而保證光伏發(fā)電以比較穩(wěn)定的功率供電，從而保證電網(wǎng)的安全。自發(fā)電系統(tǒng)軟件界面如圖2所示。

該系統(tǒng)還具有自動故障排除功能，在發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時，對于一些小故障可以自動下達指令控制智能匯流箱切斷該部分電路，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)整體運行不受影響。該系統(tǒng)除根據(jù)負載情況自動調(diào)整限制光伏發(fā)電最大功率外，還可取消自動控制狀態(tài)，人工手動對光伏發(fā)電功率進行限制，開啟或關閉部分光伏發(fā)電機組。該種方式實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的半自治運行，具備故障自恢復功能，提高了自動化、智能化水平。缺點是沒有解決可再生能源最大化利用的問題，在限功率運行狀態(tài)下浪費了部分電能。

3 可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)

可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)是集能源、負荷、能量管理系統(tǒng)為一體的獨立微型智能發(fā)電配電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖3所示。將太陽能、風能作為微電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源，組建儲能系統(tǒng)，在微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的管理下自動運行。

能量管理系統(tǒng)包括在線實時控制、發(fā)電預測、負荷預測、儲能系統(tǒng)和供電可靠性管理等?？梢詫崟r獲取微電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點的運行參數(shù)，此外能量管理系統(tǒng)采用模擬人工智能，可替代操作人員控制整個微電網(wǎng)內(nèi)的智能匯流箱、智能并網(wǎng)控制柜、并網(wǎng)逆變器、儲能逆變器；并及時進行發(fā)電預測和負荷預測，做到知己知彼，可以根據(jù)發(fā)電趨勢及儲能系統(tǒng)荷電狀況決定電能調(diào)度策略，實現(xiàn)自治運行、無人值守。

采用可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，自動化、智能化程度大大提高，對柴油發(fā)電機組的依賴大大降低，并消除了光伏發(fā)電浪費現(xiàn)象，可再生能源利用率得到有效提高。

4 結(jié)論

綜上所述，上述三種可再生能源應用方式具備各自的優(yōu)缺點，對比如下。

參考文獻

[1]付永長，蔡皓.太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].農(nóng)村電氣化，2009（09）.

[2]李鋼，趙靜，姚振紀.智能微電網(wǎng)的控制策略研究綜述[J].電工電氣，2012（01）.

[3]張佳軍.風光儲微電網(wǎng)多電源協(xié)調(diào)控制策略研究[D].華北電力大學，2013.

[4]劉然.微電網(wǎng)運行控制策略研究[D].河南理工大學，2011.endprint

摘 要 邊防海島能源供應關系到邊防海島建設，邊防軍人生活質(zhì)量等問題。隨著可再生能源的快速發(fā)展和微電網(wǎng)技術(shù)日漸成熟，在邊防海島有效利用豐富的太陽能、風能等可再生資源實現(xiàn)邊防海島的能源自給成為可能。文章綜合分析傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、智能控制光伏發(fā)電系統(tǒng)、可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)三種能源應用形式，并進行對比，希望各邊防海島結(jié)合自身情況，找到適合的應用方式。

關鍵詞 邊防海島；可再生能源；智能微電網(wǎng)

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0113-02

隨著化石能源日趨枯竭，當今世界范圍內(nèi)對節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展有了更加理智和長遠的認識，世界各國無不大力強調(diào)發(fā)展新能源技術(shù)，特別是取之不盡，用之不竭的太陽能、風能等可再生資源的高新技術(shù)利用。

我國邊防海岸線漫長，有大量的邊防海島，長期以來解決這些邊防部隊的供電問題，一直是總后基礎建設的重點工作之一。采用傳統(tǒng)柴油或汽油發(fā)電機組定時供電，不但成本較高，對環(huán)境產(chǎn)生一定污染，油料的保障及時也是不容忽視的問題。隨著可再生能源的快速發(fā)展和微電網(wǎng)技術(shù)日漸成熟，在邊防海島有效利用豐富的太陽能、風能等可再生資源實現(xiàn)邊防海島的能源自給成為可能。在此背景下，制定和選擇合理、高效的可再生能源應用計劃成為重要的研究方向。

1 傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

針對邊防海島自身特點，在原有柴油發(fā)電機組的基礎上，增加光伏發(fā)電系統(tǒng)，共同承擔發(fā)電任務。當有太陽時，逆變器將光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)的直流電逆變成正弦交流電，產(chǎn)生電流直接供給交流負載；在沒有太陽時，負載用電全部由柴油機組

供給。

在光伏陣列中安裝智能匯流箱和光伏巡檢系統(tǒng)。智能匯流箱可以檢測到接入?yún)R流箱內(nèi)的每一串光伏電池組串的電壓、電流，并可以根據(jù)電壓、電流參數(shù)對該電池組串狀態(tài)進行智能判斷，當出現(xiàn)短路故障等異常時自動切斷該組串；當故障消失后自動恢復該組串的連接。

光伏巡檢系統(tǒng)則是基于對光伏發(fā)電系統(tǒng)安全的考慮，通過智能匯流箱采集每串電池板的工作狀態(tài)，再將采集信號匯總，傳送給上位機。當一塊太陽能電池板出現(xiàn)故障時，信號采集器自動檢測出故障板所處位置，并將信息傳送給上位機，上位機將錯誤信息顯示在其監(jiān)視器上。檢修人員可根據(jù)上位機顯示的信息，直接檢修或更換故障電池板。另該系統(tǒng)具備的控制作用可實現(xiàn)遠程對故障太陽能電池板實時自動斷開功能，可對故障太陽能電池板進行處理，增強了光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

該種對可再生能源的應用方式適用于在傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)基礎上增加少量設備，并配套監(jiān)控系統(tǒng)，相對成本較低。缺點是自動化程度較低，沒有從根本上解決邊防海島可再生能源供電問題。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 智能控制光伏發(fā)電系統(tǒng)

在傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎上，增加智能控制柜和自發(fā)電系統(tǒng)，提升監(jiān)控軟件的管理功能，在充分分析光伏發(fā)電出力特性的基礎上，增加了自動裝卸載功能。該系統(tǒng)通過遠程監(jiān)控，對本地負載進行實時監(jiān)測，并對短期負載的變化進行預測，通過實時控制光伏發(fā)電功率，使當前光伏發(fā)電功率與負載相匹配，從而保證光伏發(fā)電以比較穩(wěn)定的功率供電，從而保證電網(wǎng)的安全。自發(fā)電系統(tǒng)軟件界面如圖2所示。

該系統(tǒng)還具有自動故障排除功能，在發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時，對于一些小故障可以自動下達指令控制智能匯流箱切斷該部分電路，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)整體運行不受影響。該系統(tǒng)除根據(jù)負載情況自動調(diào)整限制光伏發(fā)電最大功率外，還可取消自動控制狀態(tài)，人工手動對光伏發(fā)電功率進行限制，開啟或關閉部分光伏發(fā)電機組。該種方式實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的半自治運行，具備故障自恢復功能，提高了自動化、智能化水平。缺點是沒有解決可再生能源最大化利用的問題，在限功率運行狀態(tài)下浪費了部分電能。

3 可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)

可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)是集能源、負荷、能量管理系統(tǒng)為一體的獨立微型智能發(fā)電配電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖3所示。將太陽能、風能作為微電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源，組建儲能系統(tǒng)，在微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的管理下自動運行。

能量管理系統(tǒng)包括在線實時控制、發(fā)電預測、負荷預測、儲能系統(tǒng)和供電可靠性管理等?？梢詫崟r獲取微電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點的運行參數(shù)，此外能量管理系統(tǒng)采用模擬人工智能，可替代操作人員控制整個微電網(wǎng)內(nèi)的智能匯流箱、智能并網(wǎng)控制柜、并網(wǎng)逆變器、儲能逆變器；并及時進行發(fā)電預測和負荷預測，做到知己知彼，可以根據(jù)發(fā)電趨勢及儲能系統(tǒng)荷電狀況決定電能調(diào)度策略，實現(xiàn)自治運行、無人值守。

采用可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，自動化、智能化程度大大提高，對柴油發(fā)電機組的依賴大大降低，并消除了光伏發(fā)電浪費現(xiàn)象，可再生能源利用率得到有效提高。

4 結(jié)論

綜上所述，上述三種可再生能源應用方式具備各自的優(yōu)缺點，對比如下。

參考文獻

[1]付永長，蔡皓.太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].農(nóng)村電氣化，2009（09）.

[2]李鋼，趙靜，姚振紀.智能微電網(wǎng)的控制策略研究綜述[J].電工電氣，2012（01）.

[3]張佳軍.風光儲微電網(wǎng)多電源協(xié)調(diào)控制策略研究[D].華北電力大學，2013.

[4]劉然.微電網(wǎng)運行控制策略研究[D].河南理工大學，2011.endprint