发电机组在微网新格局中的作用

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发电机组在微网新格局中的作用

这种能源结构需要做出改变，这样才能为更加清洁的能源让路，同时不影响我们目前所享受到的供应稳定性。从最后这一点来说，这也正是发电机组发挥重要作用之处。

Massimo Brotto, HIMOINSA Sales Engineering Manager

最近几十年中，人们对一次能源、用于满足供暖、交通以及用电基本需求的能源需求一直在不断增长。自2010年以来，其增长系数已经达到1.5而且据国际能源机构声称，预计到2040年还会增长32%。那么如何从长期的角度确保这一增长具有可持续性呢？这种能源结构需要做出改变，这样才能为更加清洁的能源让路，同时不影响我们目前所享受到的供应稳定性。从最后这一点来说，这也正是发电机组发挥重要作用之处。发电机可以增强这种新能源结构的可靠性，而这种新能源结构需要同时满足许多要求：它必须高效、能够处处与现有基础设施相兼容、在任何指定时候满足需求并且减少由于阻挡不住的全球能源需求增长所造成的环境影响。

满足长期能源需求的分布式能源

印度和中国等国家的消耗量增长、全球人口增长以及正在出现的重大工业发展对于能源需求的高涨都已经产生了巨大的影响。但是这种增长却已经设定了一条发展道路：即这一过程必须具有可持续性。

上一次2015年于巴黎举行的联合国气候变化大会规定这条道路必须向着低排放经济发展，并且共有195个国家签署了相关协议，做出承诺。大部分国家都非常重视这一协议并且已经开始落实旨在减少其对煤能源依赖性的解决方案。

科学技术已经为满足这些需求提供了可靠的解决方案。“分布式发电”可以实现通过自主运行且不依赖于电网的设备不断以可持续性的方式生产出能源。

微网代表着当今最先进的分布式发电模式：无论系统是否与电网相连接，可以结合不同的传统和可再生技术。除了产生能源之外，它们还具有两个与众不同的功能特点：即控制功能，这也是最具智能性的部件，可以预测出消耗量和工作周期；以及储能装置，这是微软的核心部件，它可以与动力电子设备一起补偿可再生能源的负荷变化而且在能源生产中更加高效。

为了使所有这些设备正常运行，需要使用一个监控系统同时在某一智能电网环境中，从电网以及其他相连接的来源，对全部数据进行采集和通信。

目前，微网所提供的三分之一能源均来自于发电机组，另外三分之一的能源则来自于风能而剩下的则来自于微型燃气轮机、太阳电池板或者燃料电池。

然而，全球的发展趋势必定是综合采用不同的技术消除在单独使用每一种技术时它们所产生的负面影响，同时减少对化石燃料的依赖性。太阳电池板的价格下跌正在推动更加顺利地进行这一转变，而且为了实现这个目标，诸如阿拉伯联合酋长国、沙特阿拉伯、卡塔尔和智利等国家都已经纷纷开始倡导开展可再生能源项目。

对于化石燃料与可再生能源相结合的诉求及其成功，主要取决于各种外部因素，例如立法架构、与国家电网的距离、向某一区域供电的成本和盈利性等，此时需要考虑到其人口密度及其工业化水平。虽然如此，但是预计这一市场会以以轻快的步伐蓬勃发展，在今后五年内其发展速度将会达到每年17.1%左右。同时预计农村和岛屿电气化将会整体来看将会引领这一过程，逐年增长23%。

将发电机组纳入混合发电厂所具有的优势

将发电机组纳入这些混合系统可以保护系统的可靠性：它可以保护始终可以提供能源。它们是这种能源结构中可以针对可再生能源固有不稳定性提供理想解决方案的组成部分，因数与可再生能源不同，发电机并不依赖于往往无法预测的自然条件。

此外，发电机在功能上可以作为非常有用的储能备选设备，可以对负载变化做出非常迅速的响应。发电机与智能控制系统相结合可以最理想地规划出运行时数，同时大幅提高微网的效率。

以化石燃料为动力的传统发电设备与100%的可再生能源发电设备相结合具有显著的优势。

首先，它可以提供不间断电源，单凭可再生能源设备无法保障这一点。其次，它可以大幅削减运行成本。这些设备的典型负载模式可以表明发电机组与可再生能源的综合使用如何既大量节省燃料、同时又大幅削减运行保养的总成本。这样将会始终缩短运行时数并且对保养和润滑油、过滤器或者喷射器的变更需求较少。

安装混合发电装置的适合条件

混合解决方案对于工业市场来说特别具有吸引力，例如采矿或者电讯行业、村庄和岛屿里的备用能源，以及店铺、农场或者家庭中单一的连续电源等。所有这些应用都具有许多共同的特点：

它们均没有与电网相连接或者具有过高的电力成本。

它们的需求最高达5兆瓦，每年运行时数约为4,000小时。混合发电设备的理想状态就是大部分用电需求出现在日间，此时可以提供太阳能电源。

它们曝露于日光或者风的程度非常高。为了保障回收投资，太阳辐射照度应当越过1,300kWh/kWp或者，如果适用的话，风曝露应当至少达到4米/秒。诸如智利、秘鲁和印度等国家、或者诸如加勒比海、亚太、中东和北非等地区均属于针对安装作业来说满足所有这些最佳自然条件的地理区域。

它们都拥有足够的空间安装太阳电池板。如果是在屋檐下，则空间比例应当为每发电1千瓦需要大约10平方米。如果是在地上，则每发电1兆瓦需要20平方公里。

实例研究：如何切实将可再生能源与发电机相结合

我们设想在智利装有一台混合发电设备，智利的太阳辐射照度为2,312千瓦时/平方米而且年耗电量约为17,520兆瓦时/年。针对每天持续12小时的4兆瓦恒定耗电量，我们估计将会需要4,800,000升柴油。

如果安装三台共耗电4.85兆瓦的 HIMOINSA（伊蒙妮莎）HTW-20130 T5发电机组，将会需要多少个小时才能收回像这样的收资？可以节省多少燃料?

监控系统负责在任何给定时间探测何种能源最理想。因此，在太阳辐射照度最大时的小时中，发电机可以按照最低水平运行。

通过这样方法，可以延长发动机的使用寿命，因此可以削减设备的运行和保养成本。当然，燃料消耗也会大幅降低。在这个具体实例中，这就意味着每年节省1,600,000升柴油，即超出目前消耗量的三分之一。

在这些数据的基础上并且根据柴油价格和太阳辐射照度，可以在三到五年内回收对这一综合使用发电机组和太阳电池板的设备投资。

结论

在从传统能源生产转型为更具可再生性的生产模式时，发电机组无疑会在在未来的年代里发挥作用。由于它们可以确保能源可供性满足从环境角度来看更具挑战性且日益增长的需求，所以它们是解决可再生能源固定不稳定性的理想解决方案，

同时也是非常有用的储能备选设备。当出现负载变化时、当集成到智能电网控制之中时，发电机会迅速做出响应，这使得人们能够规划出运行小时数并且提高整个系统的效率。

Massimo Brotto是HIMOINSA（伊蒙妮莎）的销售工程经理。凭借逾15年的丰富经验，他带领着一支专业团队为销售部分提供技术支持并且负责研发具有电池和可再生能源系统的各种发电机组应用。针对新型产品的设计，他非常注重优化盈利性以及尽量削减运行成本。