采用智能負荷控制器改善小水電投資效果

1、.：.；. 智能型負荷管理 添加小水電效益程夏蕾 編譯1 概述近年來，對如何減少孤立運轉(zhuǎn)小水電站的投資本錢思索的比較多，也有一些有效的措施，如設(shè)備的規(guī)范化、電子設(shè)備替代機械液壓安裝、充分利用當?shù)貏趧恿Φ?。但是，思索如何從提高負荷率的角度來添加發(fā)電效益，還不是很多。普通來說，孤立運轉(zhuǎn)小水電站都是峰電負荷高，平均負荷低。特別是開展中國家，一些電氣化社區(qū)，平均負荷只占峰電負荷的1520%。這樣會帶來兩方面的問題：1發(fā)電機在峰荷時經(jīng)常過負荷。過負荷情況下，用戶電壓會下降。嚴重時，頻繁跳閘。用戶不稱心，發(fā)電效益也受影響。2負荷比較低的情況下，電站發(fā)出的電量只需部分被利用，由于大多數(shù)孤立運轉(zhuǎn)的小水電站都是

2、徑流式的。發(fā)電效益也遭到影響。本文引見兩種負荷管理的方法，結(jié)合起來運用可以處理小水電站過負荷和低負荷率的問題。文章還引見了烏干達鄉(xiāng)村醫(yī)院的一個實例。2 技術(shù)1采用限流安裝控制峰荷電度表曾經(jīng)非常普及，它用來計量進展電費結(jié)算，但電度表沒有限流安裝。很多孤立運轉(zhuǎn)的小水電站，當供電區(qū)負荷超越發(fā)電機容量時，就會影響供電質(zhì)量和可靠性。采用限流安裝，可以在任何時候?qū)τ脩舻呢摵杉右韵拗?，用戶根?jù)不同的電流限值來支付固定的維修效力費。當用戶的負荷超越限值時，它就會暫時被斷開。經(jīng)過對一切的負荷進展合理的限制，就可以防止過負荷的情況發(fā)生。發(fā)電機容量有富有，可以經(jīng)過調(diào)整限值來合理分配負荷。限流的概念早都曾經(jīng)有了，但目

3、前還沒有真實可行的方法。在津巴布韋，用規(guī)范的微型開關(guān)作為限流安裝，有100，000多個用戶。但這種微型開關(guān)有一個很大的缺陷，它的設(shè)定值很容易被人為改動，或者被竊電者短接。目前，推出的被稱為“PowerProvider的限流安裝，它帶延時自復(fù)位功能。它給用戶帶來方便，當開關(guān)跳開后，用戶可以在規(guī)定的時限內(nèi)減少負荷，開關(guān)自動重合。它的平安性比較高，安裝在戶外的配電桿上，可以防止被改動或短接。每月固定的付費，方便用戶進展家庭收支預(yù)算，減少拖欠。還可以按年度付費，農(nóng)民可以安排在豐收的季節(jié)交納電費。2采用分散式負荷管理來控制峰荷大多數(shù)容量小于250kW的小水電機組，都采用電子負荷控制器來調(diào)整發(fā)電機頻率。由

4、于相對于這種容量范圍的機組，電子負荷控制器比調(diào)速器廉價而且可靠。但是，平衡負荷所耗費的電能很少被利用，主要緣由是：作為平衡負荷的電加熱器，通常都安裝在遠離用戶的水輪機房內(nèi)；由于平衡負荷時間和大小都不確定，運用不方便，有的根本不能夠；平衡負荷在水系統(tǒng)運用可靠性比較高，用在其它地方可靠性能夠難以保證。分散式智能型負荷控制器DILC，既可以充分利用富有的電量，又可以防止發(fā)電機過負荷。DILC安裝在配電系統(tǒng)的不同的位置，每一只DILC都控制某一個優(yōu)先級的負荷，最典型的負荷如熱水器或室內(nèi)加熱器。DILC經(jīng)過感應(yīng)發(fā)電機的頻率來投切負荷。當負荷升高時，發(fā)電機頻率會下降，DILC可以切除一些負荷。每一只DIL

5、C可以按優(yōu)先級設(shè)定在不同的頻率，這樣優(yōu)先級低的負荷可以先切除。DILC可以充分利用電能，減少平衡負荷所浪費的電量。下面一個實例，可以闡明如何配合運用上面引見的PowerProvider和DILC安裝，來實現(xiàn)限制過負荷和充分利用電能的目的。3 實例研討烏干達KISIIZI醫(yī)院1背景KISIIZI醫(yī)院建于1958年，位于烏干達東南部。它主要為附近的鄉(xiāng)村提供醫(yī)療效力。1980年中，建了1座60kW的小水電站，裝有1臺沖擊式水輪機、同步發(fā)電機和電子負荷控制器。電站是醫(yī)院的獨一供電電源。電站除了給醫(yī)院供電，也為醫(yī)院的職工家庭供電。開場為了留住職工，作為職工福利，供電是免費的。幾年后，醫(yī)院規(guī)模擴展，職工人

6、數(shù)添加，用電負荷超出了發(fā)電機容量。結(jié)果，發(fā)電機經(jīng)常過負荷跳閘，整個醫(yī)院停電。有時候，手術(shù)過程中停電，給病人帶來危險。醫(yī)院采用了很多方法來限制峰荷，如在加熱器上加裝分時器，使加熱器只在晚上運用，還沒收了職工的電爐等大功率電器。但是，改善總是暫時性的，由于負荷還是增長，有的職工也不自覺遵守醫(yī)院的規(guī)定。2001年，問題嚴重到發(fā)電機過負荷跳閘后，負荷仍減不下來，發(fā)電量無法投入運轉(zhuǎn)。為了保證醫(yī)院供電，醫(yī)院只好加裝刀閘，把職工家庭用電統(tǒng)統(tǒng)切除，影響了職工正常生活。2負荷控制醫(yī)院管理部門和職工共同商量后，制定了以下供電原那么： 醫(yī)院供電平安必需保證； 盡能夠滿足職工根本家庭生活用電，如照明和冰箱等； 用電低

7、谷時，允許職工運用熱水器等大功率電器。按照上述原那么，醫(yī)院安裝了83只PowerProvider限流器，一戶一只。電流限值范圍有1A、2.5A和5A 三種，對應(yīng)負荷為230VA、575VA和1150VA。根據(jù)職工資歷的不同來配置不同電流限值的限流器。當某一戶的用電超越限值，限流器就會將它暫時斷開，以保證醫(yī)院和其它用戶的用電平安。DILC用于控制低谷時用電負荷。醫(yī)院安裝了40只DILC，主要裝在資歷較高的職工家里以及一些公共設(shè)備。與DILC連結(jié)的電路與PowerProvider限流器分開。作為一種獎勵，電流限值可以到13A。有的DILC替代熱水器的分時開關(guān)，有的連在規(guī)范的插座上，供其它大電器如電

8、爐、電熨斗、電茶壺運用。熱水器斷開的頻率范圍設(shè)置在4749Hz，其它為4647Hz。頻率在50Hz時，一切DILC都投入。醫(yī)院負荷比較大時，發(fā)電機過負荷，頻率下降，部分或全部熱水器DILC會跳開。醫(yī)院負荷再大一點，部分或全部其它用途的DILC也跳開，這樣就保證了醫(yī)院的平安供電，職工家庭供電的優(yōu)先級也高于普通的熱水器。PowerProvider和DILC是2002年9月12月間安裝的。安裝前后發(fā)電機的特性曲線由計算機監(jiān)測系統(tǒng)記錄，該監(jiān)測系統(tǒng)于同年3月份安裝。3數(shù)據(jù)結(jié)果圖1給出了2002年3月份前到12月底的系統(tǒng)跳閘情況。可以看出，安裝負荷控制安裝后，系統(tǒng)跳閘情況明顯減少。而且跳閘的緣由有的還是機

9、組缺點或攔污柵堵塞的緣由呵斥的，可以說11月和12月間，沒有發(fā)生過一次發(fā)電機過負荷跳閘。除了系統(tǒng)跳閘情況有所改善，醫(yī)院和家庭用電量也明顯添加，減少了平衡負荷的耗費。圖2和圖3給出了兩個典型日的用電記錄。安裝負荷控制安裝后，醫(yī)院和家庭用電量添加15%。7：30到23：30間，平衡負荷幾乎為零。4用戶反響在方案實施過程中，有一個順應(yīng)階段。一些安裝PowerProvider限制電流小于5A或者沒有提供DILC插座的家庭，埋怨不能運用電熨斗。這個問題后來經(jīng)過安裝了一些公共DILC插座，或者對原來電熨斗進展改造，使它可以在2.5A的PowerProvider下任務(wù)。一切用戶反響的意見都是稱心的。醫(yī)院和職

10、工家庭供電得到改善，而且熱水器和電炊具運用時機也添加了。4 結(jié)論DILC和PowerProvider配合運用，可以實現(xiàn)智能型負荷管理，提高小水電供電的可靠性和負荷率，抑制發(fā)電機過負荷和平衡負荷能源浪費的問題。它最好在小水電建成時就安裝，盡早得益。5 贊賞贊賞Bill cave博士和KISIIZI醫(yī)院的大力支持，還要贊賞英國工商局的資助。References1. Best Practices for Sustainable Development of Micro Hydro Power in Developing Countries, Smail Khennas and Andrew Barnett, Report for DFID and World Bank, March 2000. (.uk).2. Zimbabwe Electricity Supply Authority Data, 1996.3. scs-www4. mini-gridDr N P A Smith：Sustainable Control Systems Ltd，4 Charleston House, Peel Street，Nottingham.