新能源供电系统的设计和应用思路

朱伟

摘要：在我国能源逐步耗竭的阶段，为了实现可持续发展的目标，为电力系统提供可利用新能源进行供电的发展需求，本文对新能源供电的特点进行分析，同时提出建立联合风能、太阳能、以及燃料电池的方式，解决单独新能源供电的局限性，并规划出新能源供电系统的设计与应用思路，旨在提升我国的可再生资源供电能力。

【关键词】新能源 供电系统 设计应用

1 新能源供电的特点

新能源主要针对风能与太阳能以及燃料电池而言，其可再生与清洁性的特点，是其资源开发的重要优势。而对于这些资源的利用，同时也存在随机性较大的特点，因此在電网中的应用稳定性并不高。由于风能与太阳能都受到环境变化与时间周期的作用，同时在不同的地理空间中性能发挥也存在较大的差异。通常情况下，虽然燃料电池相对受到温度与环境的影响较弱，但是在质子交换膜湿度以及反应物浓度上的影响也存在实际作用。那么也就形成能量输出阶段的影响因素呈现出非线性的关系。在以往经验中发现，新能源的电力系统存在环境制约和供电能力的波动性，那么对综合因素进行分析，在保障电力系统的可靠性基础上，实现稳定性的提升可以进行联合供电的思路，进行电力系统应用新能源的全新方式.而从稳定的供电输出中必然能够提升其应用价值。

2 新能源供电系统的优化设计方式

燃料电池与太阳能和风能都具备了新能源供电能力的独自优势，但是也同样存在各自的缺点，太阳能与风能的供电方式存在不稳定因素，而存储时间也达不到实际需求，而燃料电池的自身造价以及辅助设施的造价都很高。综合三种供电方式的特点与优势，在不同地理空间中，以不同的负载和时间进行三种供电模式的联合应用，可以实现电力系统在不同阶段中的供电补给，而此时联合发达的系统也能够相对稳定，那么在交广的区域内使用综合成本也能够被拉低。

通过将太阳能与风能转换为可供实际应用的电能，当负载完成使用可以被通电后的水制氢进行利用，再次转化为可供储存的氢能，以供燃料电池的后期使用，必然能够提升燃料电池的电能储存需求。而作为联合供电中的氢燃料也同时具备了洁净与高效的存储电能，同时为光能和风能供电提供防止中断的保障。当系统转换为供电的燃料电池应用阶段，也就直接保障了当太阳能与风能供电无法连续时，对其进行可靠性与稳定性的控制。以光能发电和风能发电为主，加以燃料电池组的辅助功能，以新能源风光氢三种方式的结合利用，形成联合供电的系统，能够提高稳定的供电保障。从燃料电池与风能光能的产生中能够判断其直流电的特性，而在降低成本与减少损耗的过程下，整体联合供电体系仅设置一组变压器，就能够对调控模块与数据采集模块进行控制，同时在用户与供电系统中的负载状态，也会受到燃料发电或储能电解制氢的自动调度从而提高供电量。

3 新能源供电系统的应用思路

3.1 新能源供电系统应用仿真模拟分析

以三种能源的联合发电模式作为新能源供电系统的组合模式，可以在建立HOMER仿真模拟系统，从而研究特殊地区中太阳能、风能、燃料电池的联合发电系统，而进行可靠性与稳定性提升的应用思路构建。通常我国多数地区受到地理制约，而在春季的连续性风速较高，此时对于高纬度地区进行实验具备自然条件。同时此季节中的阴雨天气较少，那么相对的日见光也会更为充足。依据HOMER系统适应不同季节中的风力因素和光照条件，进行新能源联合电力系统的应用，可以针对居民的日常用电情况进行分析，同时设定不同地区间的四季供电需求规划。通常家庭用电中的6到8月间为高频期，测试的电力需求较高，而19点～22点为高峰期，同时也需要设定在周末的用电量增加幅度。同时收录实验地区的同一时间段风速统计数据，将太阳能与风能参数作为分析数据。

3.2 新能源电力系统应用结果分析

在实际与用电量的仿真模拟应用中，其结果显示为春秋季节的风力能源更为丰富，而构建新能源系统以风力发电为主。而在夏季我国多数地区的日照条件相对充足，那么应用太阳能进行供电也具备较高的实用价值。当冬季风力与日照资源都相对匮乏时，可以应用光电互补于风电互补的模式进行应用。而在日间产生电能较为宽裕的阶段，对其进行氢能的转换存储，可以实现供电高峰期的日夜阶段转换，从而补偿燃料电池的充电需求。当联合供电的应用模式发挥其各自在不同时间与季节的自身优势时，形成统一的供电能力，以太阳能和风能为主，燃料电池为辅的形式，必然能够降低单独进行新能源供电的成本造价，同时也能够产生相对稳定的持续供电。如果满足自身的使用尚有盈余，也可以由电网系统进行统一调配扩大使用率。

3.3 新能源电力系统应用注意事项

我国的能源消耗占国际前列，对于二氧化碳排放也以形成愈演愈烈的趋势，只有开发新能源的利用才能再次形成可持续发展的良性循环。而通过太阳能风光互补技术，可以实现多元化供电方式的整合，形成对于生态资源的保护，同时在电力系统中提高稳定性与安全性的保障。但是在其系统应用中，也同样需要规避应用的局限性以及相应问题。首先，当使用在市电并不方便引入，或者建设成本过高，以及市电不稳的三种情况中，对于风光互补供电系统的建设要进行合理规划与实验性的建设。其次，部分风机在成年使用中，其内部机械系统的运动必然产生较大磨损，因此在保障其使用寿命的延续上，必须进行高频次的维护，而在维护过程中也要谨慎处理个部件的组合与实际应用效果。同时定制在联合供电系统中的监控标准，才能在发生断电事故中进行妥善保护与改进，而且也是作为防盗防破坏的系统需求。再次，通常情况下，联合供电系统的站点配置电池容量更大，如果仅使用胶体电池也会比常用的铅酸电池造价高，因此也要进行燃料电池的合理分配与应用效果的鉴定。最后，在受到地理区域限制，以及气候因素的影响下，对于自然环境的选择也需要进行实地考察，通过对太阳能与风能资源的判断和监测，进行建设标准的明确与实际需求的估计，才能够在其联合供电模式中产生实际的应用价值。

参考文献

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[2]崔志刚，吕宇欣，郝颖，冬雷，新能源供电系统在通信基站中应用的关键技术研究[J].通信电源技术，2011（04）： 56-57.endprint