新能源供電系統的設計和應用思路

朱偉

摘要：在我國能源逐步耗竭的階段，為了實現可持續發展的目標，為電力系統提供可利用新能源進行供電的發展需求，本文對新能源供電的特點進行分析，同時提出建立聯合風能、太陽能、以及燃料電池的方式，解決單獨新能源供電的局限性，并規劃出新能源供電系統的設計與應用思路，旨在提升我國的可再生資源供電能力。

【關鍵詞】新能源 供電系統 設計應用

1 新能源供電的特點

新能源主要針對風能與太陽能以及燃料電池而言，其可再生與清潔性的特點，是其資源開發的重要優勢。而對于這些資源的利用，同時也存在隨機性較大的特點，因此在電網中的應用穩定性并不高。由于風能與太陽能都受到環境變化與時間周期的作用，同時在不同的地理空間中性能發揮也存在較大的差異。通常情況下，雖然燃料電池相對受到溫度與環境的影響較弱，但是在質子交換膜濕度以及反應物濃度上的影響也存在實際作用。那么也就形成能量輸出階段的影響因素呈現出非線性的關系。在以往經驗中發現，新能源的電力系統存在環境制約和供電能力的波動性，那么對綜合因素進行分析，在保障電力系統的可靠性基礎上，實現穩定性的提升可以進行聯合供電的思路，進行電力系統應用新能源的全新方式.而從穩定的供電輸出中必然能夠提升其應用價值。

2 新能源供電系統的優化設計方式

燃料電池與太陽能和風能都具備了新能源供電能力的獨自優勢，但是也同樣存在各自的缺點，太陽能與風能的供電方式存在不穩定因素，而存儲時間也達不到實際需求，而燃料電池的自身造價以及輔助設施的造價都很高。綜合三種供電方式的特點與優勢，在不同地理空間中，以不同的負載和時間進行三種供電模式的聯合應用，可以實現電力系統在不同階段中的供電補給，而此時聯合發達的系統也能夠相對穩定，那么在交廣的區域內使用綜合成本也能夠被拉低。

通過將太陽能與風能轉換為可供實際應用的電能，當負載完成使用可以被通電后的水制氫進行利用，再次轉化為可供儲存的氫能，以供燃料電池的后期使用，必然能夠提升燃料電池的電能儲存需求。而作為聯合供電中的氫燃料也同時具備了潔凈與高效的存儲電能，同時為光能和風能供電提供防止中斷的保障。當系統轉換為供電的燃料電池應用階段，也就直接保障了當太陽能與風能供電無法連續時，對其進行可靠性與穩定性的控制。以光能發電和風能發電為主，加以燃料電池組的輔助功能，以新能源風光氫三種方式的結合利用，形成聯合供電的系統，能夠提高穩定的供電保障。從燃料電池與風能光能的產生中能夠判斷其直流電的特性，而在降低成本與減少損耗的過程下，整體聯合供電體系僅設置一組變壓器，就能夠對調控模塊與數據采集模塊進行控制，同時在用戶與供電系統中的負載狀態，也會受到燃料發電或儲能電解制氫的自動調度從而提高供電量。

3 新能源供電系統的應用思路

3.1 新能源供電系統應用仿真模擬分析

以三種能源的聯合發電模式作為新能源供電系統的組合模式，可以在建立HOMER仿真模擬系統，從而研究特殊地區中太陽能、風能、燃料電池的聯合發電系統，而進行可靠性與穩定性提升的應用思路構建。通常我國多數地區受到地理制約，而在春季的連續性風速較高，此時對于高緯度地區進行實驗具備自然條件。同時此季節中的陰雨天氣較少，那么相對的日見光也會更為充足。依據HOMER系統適應不同季節中的風力因素和光照條件，進行新能源聯合電力系統的應用，可以針對居民的日常用電情況進行分析，同時設定不同地區間的四季供電需求規劃。通常家庭用電中的6到8月間為高頻期，測試的電力需求較高，而19點～22點為高峰期，同時也需要設定在周末的用電量增加幅度。同時收錄實驗地區的同一時間段風速統計數據，將太陽能與風能參數作為分析數據。

3.2 新能源電力系統應用結果分析

在實際與用電量的仿真模擬應用中，其結果顯示為春秋季節的風力能源更為豐富，而構建新能源系統以風力發電為主。而在夏季我國多數地區的日照條件相對充足，那么應用太陽能進行供電也具備較高的實用價值。當冬季風力與日照資源都相對匱乏時，可以應用光電互補于風電互補的模式進行應用。而在日間產生電能較為寬裕的階段，對其進行氫能的轉換存儲，可以實現供電高峰期的日夜階段轉換，從而補償燃料電池的充電需求。當聯合供電的應用模式發揮其各自在不同時間與季節的自身優勢時，形成統一的供電能力，以太陽能和風能為主，燃料電池為輔的形式，必然能夠降低單獨進行新能源供電的成本造價，同時也能夠產生相對穩定的持續供電。如果滿足自身的使用尚有盈余，也可以由電網系統進行統一調配擴大使用率。

3.3 新能源電力系統應用注意事項

我國的能源消耗占國際前列，對于二氧化碳排放也以形成愈演愈烈的趨勢，只有開發新能源的利用才能再次形成可持續發展的良性循環。而通過太陽能風光互補技術，可以實現多元化供電方式的整合，形成對于生態資源的保護，同時在電力系統中提高穩定性與安全性的保障。但是在其系統應用中，也同樣需要規避應用的局限性以及相應問題。首先，當使用在市電并不方便引入，或者建設成本過高，以及市電不穩的三種情況中，對于風光互補供電系統的建設要進行合理規劃與實驗性的建設。其次，部分風機在成年使用中，其內部機械系統的運動必然產生較大磨損，因此在保障其使用壽命的延續上，必須進行高頻次的維護，而在維護過程中也要謹慎處理個部件的組合與實際應用效果。同時定制在聯合供電系統中的監控標準，才能在發生斷電事故中進行妥善保護與改進，而且也是作為防盜防破壞的系統需求。再次，通常情況下，聯合供電系統的站點配置電池容量更大，如果僅使用膠體電池也會比常用的鉛酸電池造價高，因此也要進行燃料電池的合理分配與應用效果的鑒定。最后，在受到地理區域限制，以及氣候因素的影響下，對于自然環境的選擇也需要進行實地考察，通過對太陽能與風能資源的判斷和監測，進行建設標準的明確與實際需求的估計，才能夠在其聯合供電模式中產生實際的應用價值。

參考文獻

[1]陳豐，新能源不間斷供電系統的優化設計與應用研究[J]，通信電源技術，2012（06）：125-126.

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