光伏替代柴油機(jī)發(fā)電設(shè)備的調(diào)配與研究

【摘? 要】此套設(shè)備是安裝在大連航標(biāo)處圓島燈塔站點(diǎn)上的光伏發(fā)電裝置，其設(shè)計(jì)額定功率為50kva。起初由240塊蓄電池組、3大片太陽板組及逆變器和中央控制系統(tǒng)組成。安裝完畢后空載試運(yùn)行工作正常。但是，當(dāng)帶負(fù)荷工作4-5小時(shí)，有時(shí)1-2小時(shí)后，中央控制系統(tǒng)就自動(dòng)跳閘而斷電。經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果都是如此。從設(shè)備本身沒有查找到故障原因。后來，我們通過對(duì)圓島的地理位置、特殊的自然環(huán)境等因素進(jìn)行分析研究，建議廠家再配備一套完全相同的蓄電池組，與原來的電池組并接，同時(shí)調(diào)整太陽板的轉(zhuǎn)角和仰角，以增強(qiáng)光照強(qiáng)度，增加電池組的能量?jī)?chǔ)備。這樣，重新調(diào)整、調(diào)配后的光伏發(fā)電設(shè)備帶負(fù)荷試運(yùn)行，工作正常。至此，光伏發(fā)電替代傳統(tǒng)的柴油機(jī)發(fā)電在圓島已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電;設(shè)備;實(shí)踐;研究

目前，光伏發(fā)電設(shè)備在全國(guó)乃至世界都有著廣泛的應(yīng)用，其節(jié)能、低碳、綠色環(huán)保、以及工作穩(wěn)定可靠的良好性能為大家普遍認(rèn)同和接受。為什么這么成熟的光伏發(fā)電設(shè)備安裝在圓島上面，它卻“水土不服”呢？帶著這個(gè)問題，我們對(duì)島上的客觀條件及設(shè)備的配備情況進(jìn)行全面綜合分析與研究，以尋求解決難題的辦法。

一、海島安裝光伏發(fā)電設(shè)備的意義和目的

國(guó)家為了保護(hù)海洋資源，減少海島對(duì)海洋環(huán)境的污染，改善海洋環(huán)境質(zhì)量，決定在大連圓島進(jìn)行試點(diǎn)，旨在把圓島修建改造成一座綠色、環(huán)保、生態(tài)的島嶼。為此，國(guó)家決定在圓島上面安裝既節(jié)能又環(huán)保的光伏發(fā)電設(shè)備，以替代傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電。這一設(shè)備的引入，標(biāo)志著圓島將結(jié)束能耗大、費(fèi)用高、易污染的柴油發(fā)電時(shí)代，從而進(jìn)入新能源光伏發(fā)電時(shí)代，為今后在全國(guó)范圍內(nèi)推廣綠色、生態(tài)、環(huán)保的海島建設(shè)提供了引領(lǐng)和示范作用。

最初設(shè)計(jì)安裝的光伏發(fā)電設(shè)備其額度功率為50kva。由3大片太陽板組、240塊單塊電壓為2v的蓄電池組以及2臺(tái)大型逆變器和中央控制系統(tǒng)組成。設(shè)備設(shè)計(jì)了獨(dú)特的自我保護(hù)功能。即當(dāng)電池組能量消耗至容量的3成時(shí)，中央控制系統(tǒng)將自動(dòng)跳閘斷電，從而停止逆變器工作，切斷對(duì)外供電輸出，有效地控制了蓄電池組的能量進(jìn)一步釋放，以保護(hù)蓄電池組，延長(zhǎng)其使用壽命。全套設(shè)備安裝完畢后空載試運(yùn)行工作正常。但是，當(dāng)加載負(fù)荷工作4-5小時(shí)，有時(shí)1-2小時(shí)后，中央控制系統(tǒng)就自動(dòng)跳閘而斷電。經(jīng)過N次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果基本都是如此。也就是說，這套全新的光伏發(fā)電設(shè)備安裝完畢，投入使用卻不能正常工作，這無疑給我們提出了很大的難題。

二、光伏發(fā)電設(shè)備工作異常的原因分析與研究

為什么在陸地和西沙群島等處都能正常運(yùn)行使用的設(shè)備，安裝到圓島上面就不能正常工作了呢？首先肯定的是，設(shè)備本身沒有質(zhì)量問題。否則，空載運(yùn)行也會(huì)異常。為此，圍繞著焦點(diǎn)問題展開全面分析，查找原因。

1、從設(shè)備本身查找原因

裝有中央控制系統(tǒng)的光伏發(fā)電設(shè)備，具有很強(qiáng)的自我保護(hù)功能。即當(dāng)蓄電池的能量消耗至其額定容量的3成時(shí)，中央控制系統(tǒng)開始工作，將自動(dòng)跳閘而斷電，有效地保護(hù)了電池組，控制其能量進(jìn)一步釋放。經(jīng)測(cè)量，電池組的容量急劇下降，所以，初步判斷，設(shè)備跳閘斷電的原因，可能是蓄電池組的能量已經(jīng)不足了，并且觸及到中央控制系統(tǒng)的最低保護(hù)線。而蓄電池組的能量來自于太陽板組對(duì)其充電。只有當(dāng)太陽板組接收充足的太陽光照射，才能將光能轉(zhuǎn)換成電能，給容量足夠大的蓄電池組充電。所以，太陽能吸收的不足和蓄電池組的儲(chǔ)存能量不夠，是導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作的主要原因。，

那么，性能良好的光伏發(fā)電設(shè)備為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的問題呢？接下來，查找原因。

2、從圓島的特殊環(huán)境查找原因

圓島是一個(gè)遠(yuǎn)離大陸的彈丸之地，面積僅有0.032平方公里，其形狀呈略顯橢圓型。島上的氣象條件非常惡劣。風(fēng)大浪高，濃霧環(huán)繞，一年四季，光照的時(shí)間非常稀少，經(jīng)常幾天甚至十幾天都看不到太陽，能見到太陽都很新鮮。所以，在這樣的小島之陽光面上，找個(gè)理想的位置，安裝如此大的太陽板組是有非常大難度的，就連找個(gè)位置固定太陽板組都很困難，更談不上陽光充足的場(chǎng)地了。另外，為了防止太陽板組被大風(fēng)刮跑，只能將其安裝的角度稍顯平緩，以減小大風(fēng)對(duì)設(shè)備的沖擊。這樣以來，太陽板組的光照效果就不夠理想。本來就少有的太陽光，照在不能充分接收的太陽板組上，其接收的光能就不夠充足，所以，不足的光能轉(zhuǎn)換成電能的效率就很低。因此，給蓄電池組充電也不會(huì)很足。這樣，形成了惡性循環(huán)。總之，接收太陽能量的匱乏或不足是導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作的最主要原因。

怎么辦？緊緊圍繞著能量不足這個(gè)焦點(diǎn)，來尋找解決問題的辦法。

三、電池組的調(diào)配和太陽板的調(diào)整

既然找到了光伏發(fā)電設(shè)備工作異常的主要原因，是太陽板組能量接收不夠和蓄電池組儲(chǔ)存能量不足所致，那么，就應(yīng)該從上述兩方面尋找解決問題的辦法。首先，增加蓄電池組的儲(chǔ)備容量。給光伏發(fā)電設(shè)備再配備同樣規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，相同數(shù)量的蓄電池240塊，單塊電壓為2v。然后，由12塊蓄電池串聯(lián)在一起為一個(gè)分支，每一個(gè)分支的電壓為24v。240塊分成20個(gè)分支，這20個(gè)分支并聯(lián)在一起，組成蓄電池組，與原有的蓄電池組整體并聯(lián)連接，這樣以來，就可以使蓄電池組的總?cè)萘吭黾恿艘槐丁?/p>

其次，適當(dāng)調(diào)整太陽板組的仰角和轉(zhuǎn)角。在確保固定點(diǎn)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固可靠，且具有較強(qiáng)地防風(fēng)抗風(fēng)能力的同時(shí)，又能使太陽板組最大限度地接收太陽光照射。以吸收較強(qiáng)的太陽能。于是，開始小心細(xì)致地作以調(diào)整，盡量使太陽板組處于最佳的工作狀態(tài)。只有這樣，才能把有限的太陽光能充分地接收下來，將其轉(zhuǎn)換成電能，并給蓄電池組充電，以儲(chǔ)存足夠的直流電能量，為逆變器工作提供能量保證。最后，由逆變器將直流電轉(zhuǎn)變成交流電而輸出。為守島人員、設(shè)備提供工作、生活和保養(yǎng)用電。

經(jīng)過對(duì)蓄電池組的調(diào)配和對(duì)太陽板組的調(diào)整完畢后，設(shè)備空載試運(yùn)行工作正常。接著，逐漸增加負(fù)荷量直至滿負(fù)荷試運(yùn)行，結(jié)果一切正常。由中央控制系統(tǒng)控制的跳閘斷電現(xiàn)象不見了。這說明蓄電池組的能量充足，逆變器工作正常。至此，50kva的光伏發(fā)電設(shè)備安裝、調(diào)試完畢，并取得了圓滿成功。各儀表盤指示均為正常。此光伏發(fā)電設(shè)備日平均發(fā)電量約為110kw，基本滿足了在島上人員工作和生活用電。從此，圓島的柴油發(fā)電機(jī)組便成為備用發(fā)電設(shè)備，而光伏發(fā)電替代傳統(tǒng)的柴油機(jī)發(fā)電變成了現(xiàn)實(shí)。

四、海島上光伏發(fā)電設(shè)備的使用維護(hù)保養(yǎng)注意要點(diǎn)

為了保證此光伏發(fā)電設(shè)備以良好的工作狀態(tài)投入運(yùn)行，最大限度地保障電力輸出，增加此套設(shè)備的使用壽命，現(xiàn)提出以下幾點(diǎn)使用、維護(hù)、保養(yǎng)的注意事項(xiàng)。僅供參考

1.盡量避免幾個(gè)大負(fù)荷負(fù)載同時(shí)啟動(dòng)，以減小負(fù)載對(duì)光伏發(fā)電設(shè)備的沖擊，這樣，可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備輸出、供電的穩(wěn)定性和可靠性;

2.經(jīng)常保持太陽板組表面的清潔，清除樹枝、雜草等障礙物對(duì)陽光的遮擋，以有效的接收本就稀少太陽光照，增加光能。清除霧氣對(duì)太陽板組接線頭的腐蝕，使其接觸良好;

3.經(jīng)常檢查蓄電池組接線是否牢固，是否有爬堿，保持電池組表面清潔、連條、極樁、接線無銹蝕，布線整齊;

4經(jīng)常檢查光伏發(fā)電設(shè)備是否有效地接地，避雷設(shè)施是否完好，確保雷雨天設(shè)備、人身安全，避免雷擊事故的發(fā)生;

作者簡(jiǎn)介：

任靈欽（1963-），男，漢族，遼寧省大連人，交通部北海航海保障中心大連航標(biāo)處助理工程師。

（作者單位：交通部北海航海保障中心大連航標(biāo)處）