鄭顥軒，江毅

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，武漢430070）

1 風(fēng)力發(fā)電模塊

由于許多偏遠(yuǎn)地區(qū)電網(wǎng)還沒(méi)有被普及，所以大多數(shù)會(huì)選擇柴油發(fā)電，但是這種發(fā)電模式會(huì)導(dǎo)致發(fā)電的成本和燃料會(huì)逐年升高。因此，有些貧困地區(qū)會(huì)限制電量的供應(yīng)，難以24h持續(xù)供電，這對(duì)地區(qū)的發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。我國(guó)地域廣闊，每個(gè)地區(qū)的自然環(huán)境和氣候不盡相同，對(duì)于日照時(shí)間長(zhǎng)或者風(fēng)力能源強(qiáng)的地區(qū)，采用自然發(fā)電模式不僅可以有效地緩解能源發(fā)電的問(wèn)題，同時(shí)也減少了傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化時(shí)的浪費(fèi)和消耗。

1.1 風(fēng)力電池儲(chǔ)存的更新

通過(guò)風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電并且使用電池進(jìn)行電能儲(chǔ)存是比較常見(jiàn)、簡(jiǎn)便的電力存儲(chǔ)方法。其主要工作流程是依靠中型或者小型的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立的運(yùn)作，通過(guò)連接的電池儲(chǔ)存能量，從而達(dá)到電力補(bǔ)償和運(yùn)用的目的。當(dāng)下對(duì)于風(fēng)力電池的材質(zhì)通常會(huì)選擇含有鉛材質(zhì)的酸性電池、釩品質(zhì)電池、鎘鎳類(lèi)型的電池以及常見(jiàn)的鋰電池等，這些種類(lèi)的電池具有穩(wěn)定、安全、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地儲(chǔ)存風(fēng)力電能保障人們的正常用電[1]。

1.2 飛輪儲(chǔ)能技術(shù)

對(duì)于需要大面積供電的地區(qū)單純地利用電池儲(chǔ)存電能已經(jīng)不能滿(mǎn)足供給，所以改良風(fēng)力發(fā)電設(shè)備是技術(shù)突破的重點(diǎn)。隨著社會(huì)技術(shù)的革新，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)不斷被完善并且逐漸應(yīng)用在發(fā)電設(shè)備中。在風(fēng)力發(fā)電中飛輪設(shè)備的總體容量較小、自身儲(chǔ)存能量的時(shí)間較短，適合搭配大型的發(fā)電設(shè)備共同運(yùn)作。在日常的發(fā)電工作中，通過(guò)在發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力設(shè)備之間加裝飛輪技術(shù)，設(shè)備開(kāi)啟時(shí)飛輪設(shè)備快速旋轉(zhuǎn)并且開(kāi)始儲(chǔ)存慣性的動(dòng)能，如果遇到風(fēng)力降低并且不足以帶動(dòng)風(fēng)力設(shè)備時(shí)，飛輪所儲(chǔ)存的動(dòng)能會(huì)由于慣性的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生能量帶動(dòng)發(fā)電設(shè)備從而使得風(fēng)力設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生能量并且轉(zhuǎn)化為電力能量，保證電力能量的日常使用，比如，中交二航院在測(cè)試風(fēng)能發(fā)電時(shí)，利用飛輪設(shè)備中高速飛輪和低速飛輪為基礎(chǔ)對(duì)于飛輪技術(shù)進(jìn)行全面的剖析，總結(jié)出飛輪在日常工作中的3種常見(jiàn)的工作狀態(tài)：工作中的充電狀態(tài)、低能源時(shí)開(kāi)啟釋放電能狀態(tài)以及待機(jī)狀態(tài)。通過(guò)與發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力設(shè)備的相配合達(dá)到日常工作中3種狀態(tài)的有效切換，保證正常供電。

2 太陽(yáng)能發(fā)電模塊

2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電

光伏發(fā)電技術(shù)是利用陽(yáng)光的照射將光源輻射通過(guò)設(shè)備轉(zhuǎn)化為電力能源的技術(shù)，當(dāng)太陽(yáng)光照射到導(dǎo)體設(shè)備上時(shí)，少量的光源被導(dǎo)體反射，其他光源被導(dǎo)體內(nèi)部吸收使得陽(yáng)光內(nèi)的光子元素與導(dǎo)體的電子元件產(chǎn)生反應(yīng)，發(fā)生劇烈碰撞，產(chǎn)生電能。

2.2 太陽(yáng)能光熱發(fā)電

太陽(yáng)能的光熱發(fā)電是根據(jù)集中光能的形式進(jìn)行區(qū)分，分為傳統(tǒng)的平板模式、集中光源的寶塔模式等。在日常電能運(yùn)作中，通過(guò)專(zhuān)業(yè)設(shè)備將陽(yáng)光進(jìn)行聚集，以電光源或者線性光源的形式產(chǎn)生熱能，通過(guò)熱能設(shè)備對(duì)產(chǎn)生的熱能進(jìn)行有效收集并且通過(guò)傳送設(shè)備進(jìn)行快速傳送從而生成水蒸氣，以達(dá)到帶動(dòng)蒸汽車(chē)輪設(shè)備進(jìn)行發(fā)電的目的，最終產(chǎn)生電能以供正常用電。

3 柴油發(fā)電模塊

3.1 柴油發(fā)電設(shè)備的選用

柴油發(fā)電設(shè)備因其操作簡(jiǎn)潔、成本便宜、電能運(yùn)轉(zhuǎn)速度快等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于我國(guó)偏遠(yuǎn)地區(qū)。柴油發(fā)電設(shè)備適用行業(yè)十分廣泛，除了政府相關(guān)的發(fā)電需求，對(duì)于農(nóng)業(yè)、礦產(chǎn)業(yè)、制造業(yè)等相關(guān)行業(yè)柴油發(fā)電設(shè)備的影響也極其深遠(yuǎn)。同時(shí)，柴油發(fā)電還可以輔助城市內(nèi)部的突發(fā)電能情況，比如，城市電路突然被損壞出現(xiàn)市區(qū)局部停電，對(duì)于重要的生產(chǎn)行業(yè)或者運(yùn)輸行業(yè)政府可以臨時(shí)啟用柴油發(fā)電設(shè)備進(jìn)行小范圍的集中供電，使相關(guān)企業(yè)的損失降到最低。

3.2 自動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)

自動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)包括：

1）技術(shù)可靠性高。自動(dòng)控制技術(shù)有效地保障了柴油發(fā)電設(shè)備在日常工作中的供電運(yùn)作，一定程度上降低了人為操作帶來(lái)的失誤率。在設(shè)備運(yùn)作時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅可以對(duì)發(fā)電結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督和調(diào)節(jié)，在突發(fā)情況或者設(shè)備故障時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以及時(shí)地進(jìn)行故障檢查，防止設(shè)備的進(jìn)一步損壞。

2）人力投入降低。所有企業(yè)和機(jī)構(gòu)在運(yùn)作時(shí)依靠的是人力的支持，但是人力過(guò)多地介入會(huì)導(dǎo)致失誤可能性的增加。針對(duì)這一現(xiàn)象，企業(yè)加大自動(dòng)控制技術(shù)的運(yùn)用可以在突發(fā)事件出現(xiàn)后，立刻自動(dòng)切換線路，保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作。由于柴油發(fā)電設(shè)備工作環(huán)境的特殊性，對(duì)員工的身體健康有很大的影響，引入自動(dòng)控制系統(tǒng)可以有效地保障員工的身體健康，提升企業(yè)整體員工的身體素質(zhì)水平。

4 風(fēng)光柴互補(bǔ)供電集成系統(tǒng)

4.1 存儲(chǔ)電能系統(tǒng)

相較于柴油發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電還存在著發(fā)電穩(wěn)定性不足的現(xiàn)實(shí)情況。因此，日常發(fā)電中存在發(fā)電電能值波動(dòng)的情況。為了保障電能的穩(wěn)定供應(yīng)，儲(chǔ)存電能系統(tǒng)的建立至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)風(fēng)能和太陽(yáng)能所產(chǎn)生的電力資源進(jìn)行收集和存儲(chǔ)，在電力資源供應(yīng)不足的緊急情況下，能夠及時(shí)通過(guò)存儲(chǔ)電能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電補(bǔ)給，以滿(mǎn)足電力資源供應(yīng)的現(xiàn)實(shí)需求。目前，存儲(chǔ)系統(tǒng)大多是以鉛質(zhì)酸性電池作為電能存儲(chǔ)設(shè)備，鉛制酸性蓄電池能夠最大限度地將風(fēng)力設(shè)備和太陽(yáng)能設(shè)備所產(chǎn)生的電力能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量進(jìn)行儲(chǔ)存，并在需要電能補(bǔ)足時(shí)，能夠快速將轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存的化學(xué)能量進(jìn)行釋放并再次轉(zhuǎn)化為電力能量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力資源的補(bǔ)給。

4.2 發(fā)電系統(tǒng)

風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是由風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電為主，結(jié)合柴油發(fā)電系統(tǒng)共同構(gòu)成的。在日常運(yùn)作中，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)既可以各自獨(dú)立發(fā)電，也能夠根據(jù)供電需求，以混合模式進(jìn)行共同發(fā)電，其實(shí)際發(fā)電模式是以區(qū)域內(nèi)的用電需求和城市地區(qū)的自然環(huán)境共同決定的。從發(fā)電成本角度來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所需要的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)力發(fā)電所需要的成本。因此，根據(jù)城市電能建設(shè)經(jīng)濟(jì)預(yù)算的現(xiàn)實(shí)需求，建設(shè)風(fēng)力和太陽(yáng)能相結(jié)合的混合發(fā)電系統(tǒng)不僅是保證電能供應(yīng)的重要基礎(chǔ)，更是降低發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)成本的重要途徑，能夠全面提升電力資源供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性。

4.3 電力控制系統(tǒng)

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)存系統(tǒng)都是其重要組成部分，但在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，控制系統(tǒng)也同樣具有重要意義，是保證其運(yùn)行穩(wěn)定性的基礎(chǔ)所在?？刂葡到y(tǒng)的主要功能是對(duì)儲(chǔ)存系統(tǒng)中的電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且結(jié)合區(qū)域內(nèi)的用電情況和自然環(huán)境的風(fēng)力變化進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整與控制。在風(fēng)光柴互補(bǔ)供電系統(tǒng)建設(shè)中，控制系統(tǒng)是其核心因素，通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)存電池的平衡管理管理模式，保證了電池存儲(chǔ)電能以及釋放電能的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)電池的使用壽命，為整體電力系統(tǒng)提供科學(xué)化、穩(wěn)定化的安全控制保障。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)建設(shè)中，風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的建立具有重要意義，不僅能夠充分提升發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，還能夠降低發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行成本，并通過(guò)科學(xué)化的電能儲(chǔ)備與釋放，充分滿(mǎn)足區(qū)域內(nèi)的供電需求，為新時(shí)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要保障。