淺析混合型電力能源系統(tǒng)的應(yīng)用

喬緯國 李玉紅 莊冠群

1 國網(wǎng)琿春市供電公司春化供電所 吉林 130012 2 國網(wǎng)琿春市供電公司黨委組織部 吉林 130012 3 國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院 吉林 130012

0 前言

對(duì)于一些偏遠(yuǎn)地帶和不能架設(shè)電網(wǎng)的區(qū)域中，通常會(huì)應(yīng)用傳統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)組來進(jìn)行發(fā)展，其不僅能源消耗量大且需要支付高額的運(yùn)行與管理費(fèi)用，為了能夠有效的實(shí)現(xiàn)該發(fā)電模式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，光電能逆變?yōu)檩o助的新型混合電力能源技術(shù)被大量的應(yīng)用到實(shí)踐中，尤其是在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的效果最好。這種新型的混合電力能源系統(tǒng)，包含有新型的能源技術(shù)柴油發(fā)電機(jī)組、電池組、逆變器等專業(yè)設(shè)備，可以達(dá)到全天候的電力能源穩(wěn)定輸出。

1 新能源發(fā)電在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國新能源的發(fā)電量在整體發(fā)電量中所占比例在逐步的增多，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)新能源發(fā)電量的主要增長點(diǎn)，近年來的光伏發(fā)電量已經(jīng)從全球占比2.2%增長到占比22.9%，幾乎翻了10倍。風(fēng)力發(fā)電量占比也從 2% 增長到 24.8%，從該數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，我國的新能源利用率在全面的提升，對(duì)于新興能源的使用是非常有益的。

2 柴油發(fā)電機(jī)組 / 電池組混合型電力能源系統(tǒng)簡介

柴油發(fā)電機(jī) / 電池組混合型電力能源系統(tǒng)的運(yùn)行主要是以柴油發(fā)電機(jī)組為核心部分，以電池逆變系統(tǒng)與相應(yīng)的光電風(fēng)能技術(shù)為基礎(chǔ)，利用新能源供電系統(tǒng)有效的結(jié)合成混合電力能源系統(tǒng)，可以將該系統(tǒng)分成如下的幾種類型：

2.1 串聯(lián)型混合能源系統(tǒng)

該系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，主要是利用新能源系統(tǒng)與柴油發(fā)電機(jī)組交替來給大型電池組提供持續(xù)的電力能源，然后在通過轉(zhuǎn)化從電池組中出來給其他的用電設(shè)備提供能源，該轉(zhuǎn)換之后的電力能源是交流電源，其主要是利用交流發(fā)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁控制。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是比較簡單的，但是也存在如下的缺陷：一是因?yàn)橄到y(tǒng)中的串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式使得運(yùn)行效率比較低；二是電池組的容量需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過高峰時(shí)期用電負(fù)荷的要求，所以就使得系統(tǒng)費(fèi)用較高，且后續(xù)維護(hù)和管理費(fèi)用也非常高。

2.2 可切換型混合能源系統(tǒng)

柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)該滿足當(dāng)?shù)氐陌滋炫c夜晚峰值的電力負(fù)荷使用需要，通過新能源與柴油發(fā)電機(jī)組來將剩余的電量傳輸高電池組。在夜晚低負(fù)荷的時(shí)間段中，白天存儲(chǔ)在電池組中的能源利用逆變器轉(zhuǎn)化為交流電給用戶提供能源。對(duì)比之后分析，這種系統(tǒng)優(yōu)勢如下：夜晚使用電池組供電，噪音非常小，同時(shí)也能夠給柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行提供必要補(bǔ)償。但是因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)組的運(yùn)行要達(dá)到高峰時(shí)間段內(nèi)的電力能源使用需要，所以應(yīng)該進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組控制優(yōu)化，只是利用簡單開關(guān)操作就能夠滿足其能源的運(yùn)行需要。

2.3 并聯(lián)型混合能源系統(tǒng)

新能源與柴油發(fā)電機(jī)組的直接負(fù)荷實(shí)現(xiàn)同時(shí)供電，發(fā)電機(jī)組與逆變器采用的并聯(lián)的形式，這種方式的主要優(yōu)勢在于系統(tǒng)的符合實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，滿足正常運(yùn)行的需要；柴油發(fā)電機(jī)組的整體工作效率大幅提升；發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)成本較低。

3 混合能源系統(tǒng)運(yùn)行及優(yōu)勢

混合能源系統(tǒng)和其他組成系統(tǒng)的區(qū)別在于，其可以按照電力系統(tǒng)的負(fù)荷運(yùn)行需要來合理的配置柴油機(jī)組與電池容量，峰值負(fù)荷能夠通過柴油機(jī)組與主流逆變器來同時(shí)達(dá)到使用的需要。柴油機(jī)組在長期的運(yùn)行之下，可以大大自身設(shè)計(jì)容量的110%負(fù)荷進(jìn)行供電，與此同時(shí)，逆變器可以在短時(shí)間內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)自身容量的200%負(fù)荷供電。所以整個(gè)系統(tǒng)中的能源供應(yīng)量就可以達(dá)到系統(tǒng)容量的300%左右。這種微型混合能源系統(tǒng)具備較強(qiáng)的可變通性，能夠根據(jù)實(shí)際情況來適當(dāng)?shù)脑黾踊蛘邷p少。從系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)來分析，其具備如下3種模式。

（1）逆變器獨(dú)立運(yùn)行模式：負(fù)荷比較低的情況下，可以使用新能源電池組與逆變器來給用戶持續(xù)供電。

（2）柴油機(jī)組和逆變器平行運(yùn)行模式：電力負(fù)荷處于中等條件的情況下，可以通過柴油發(fā)電機(jī)組給用戶提供電力能源。

（3）柴油機(jī)組和逆變器平行運(yùn)行，但逆變器反向逆變；在用電高峰時(shí)段內(nèi)，柴油器與逆變器能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)提供電力能源。

4 非功能性需求分析

4.1 混合型電力能源系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性

對(duì)于一般的混合電力能源系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，除了要滿足用戶的真正使用需要，混合型電力可以更好的實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與技術(shù)方面的功能變化，滿足正常運(yùn)行的需要，同時(shí)也具備一定的可拓展性與可維護(hù)性。具備這些要的混合電力能源系統(tǒng)，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)的使用需要來實(shí)現(xiàn)技術(shù)與功能上的拓展，從而可以更好的提供電力能源。建立完善的混合電力能源系統(tǒng)架構(gòu)是非常關(guān)鍵的，并且在構(gòu)建的過程中盡量的降低系統(tǒng)運(yùn)營的成本，從而可以更好的展現(xiàn)出其應(yīng)有的效果。此外，在混合電力能源系統(tǒng)構(gòu)架中應(yīng)該設(shè)置符合實(shí)際使用的接口，未來也能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能的拓展，形成更加穩(wěn)定、高效的混合電力能源系統(tǒng)架構(gòu)，可以更好的適應(yīng)未來發(fā)展的需要。

4.2 技術(shù)適應(yīng)性和應(yīng)用適應(yīng)性

混合型電力能源系統(tǒng)功能要全面的實(shí)現(xiàn)技術(shù)的改進(jìn)和提升，優(yōu)化系統(tǒng)組成部分，可以更好的實(shí)現(xiàn)混合電力能源系統(tǒng)的合理應(yīng)用與功能的隨時(shí)變動(dòng)，能夠達(dá)到多種條件的使用需要。將混合電力能源系統(tǒng)技術(shù)更好的應(yīng)用到多種環(huán)境下，保證其具備較強(qiáng)的適應(yīng)性，確保系統(tǒng)可以引入更加先進(jìn)的技術(shù)，防止由于技術(shù)變動(dòng)而造成的混合電力能源系統(tǒng)無法使用的情況，由此可見，適應(yīng)性對(duì)于混合電力能源系統(tǒng)的正常運(yùn)行也是非常關(guān)鍵的。

4.3 性能需求

（1）在充分的保證混合型電力能源系統(tǒng)以最低的能源之下穩(wěn)定運(yùn)行的情況，可以確定混合電力能源系統(tǒng)各個(gè)系統(tǒng)與階段的相應(yīng)時(shí)間達(dá)到要求。要想使得相應(yīng)時(shí)間不孤立的運(yùn)行，就需要嚴(yán)格控制該時(shí)間，要達(dá)到各種性能指標(biāo)的要求。

（2）有效的保證混合型電力能源系統(tǒng)可以達(dá)到最終業(yè)務(wù)的使用需要，所以還要達(dá)到可拓展性的要求，從而可以滿足系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

5 結(jié)語

總而言之，在混合型電力能源系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，想要切實(shí)的提升它的應(yīng)用 ，在具體的實(shí)踐過程中，需要了解電力能源系統(tǒng)的應(yīng)用要求，同時(shí)合理的對(duì)混合型系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行安排，從而保證電力能源系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。