1日照港集团有限公司 山东 日照 276826
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摘要：现阶段，社会经济飞速发展，科学技术的发展也有了很大的改善。为实现港口的绿色节能环保，需要积极设法在港口供配电网络推进节能装置，尤其是在大型起升设备上，以达到节能减排、智能自愈的效果。从储能介质的选择以及储能安装节点的选择上进行分析，针对港口领域的设备特点以及负荷特性进行简要辨识，从而实现绿色港口电网的节能效益和经济效益。港口是用电大户，随着港口规模的不断扩大，其对电能的消耗也得到越来越多的关注。港口主要用电负荷集中在大功率、长时间工作的设备，这些大功率设备在工作时，其起升机构在载运货物下降过程中的制动产生大量的电能，这部分能量通常以热能的形式耗散或使其返回至交流电网，再生能量并不能有效利用。若能够充分利用此部分能量，不仅能达到节能环保的要求，而且还能改善港口的用电质量。另外，港口用电采用峰谷差价进行计费，白天基本为高峰电价，负荷作业多在此时段，晚上多为低谷电价，负荷作业时间相对较短。若能够充分利用峰谷电价差，必然会为港口带来可观收益。在此，针对港口电网网络设备特点以及负荷和用电特性，对港口节能方式进行分析、探讨。
关键词：港口供电；网络；储能技术
引言
为了能够实现绿色港口智能供配电网的安全、可靠、经济、绿色的目标，提出了一种快速有效的解决方法：利用超级电容大功率快速充放电的特性，快速补偿消纳配电网中出现的功率波动，避免港区电网因冲击性负载影响震荡失稳，平稳电压；同时可以作为大冲击负载瞬间供电装置，快速跟踪电压变化进行功率补偿，无缝投切到供配电系统使负载元件能够完成正常操作，确保供配电系统的安全性。
1大容量电能存储技术在电网峰谷时段的应用
目前，我国绝大部分港口用电均已采用峰谷电价制度，将大容量储能技术用于存储低谷时段电能并用于高峰时段负荷，进而实现峰谷电价套利，可大幅降低企业用电成本。利用储能技术实现峰谷时段的电能转移，其投资回收时间主要取决于峰谷差价和储能设备的成本。近期来看，储能技术在不断进步，其功率密度、能量密度不断提高，成本不断下降，可以加快储能技术在港口削峰填谷领域的应用。港口利用储能技术实现峰谷电能的转移，能够在港口内部供电网络中实现对负荷用电功率的控制，不会影响到上级供电网络的稳定性，同时能够降低港口装机容量，节约大量成本。港口设备负荷特性变化频繁，供电网络的电能质量难以保证，目前比较常用的是增大供电系统容量来解决此类问题，但该方式投资成本大，且会造成资源浪费。若在用电侧将电能平滑地存储起来，并通过简单可靠的控制技术，能够确保输出高质量的电能。同时，储能系统还可以作为备用电源，为港口供电网络出现电力供应不足或电网断电故障时提供可靠保障。
2超级电容储能技术在重载设备上的应用
超级电容储能技术在电力系统各个领域均有广泛应用，利用其在短时间内提供大功率输出这一特性来提高用电可靠性、改善电能质量。同时，其具有免维护、充放电速度快等特点，能够完美匹配港口重载负荷特性，实现负载功率变化的消纳和补给。港口重载装卸设备基本上可分为2种工作状态：驱动状态和再生状态。在传统重载中再生反馈的能量都由制动电阻消耗，将势能转换为热能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在启动时载荷突增，会造成电网电压和频率的振荡，对电力系统的运行造成冲击，容易损坏电气设备，影响设备工作寿命。利用超级电容储能技术将重载设备上的2种不同的能量进行简单合并，达到节能和改善电能质量的目的。通常港口负载的供电方式可分为分散式供电和集中式供电2种。在分散式的供电网络中，可将超级电容储能装置安装在单台设备的直流供电端，达到能源的单独管理。超级电容能够回收重载设备制动时产生的能量，并作为启动、加速等情况时所需能量的补给。同时，可以根据需要对设备供电状态进行调节，保持设备背部的网压稳定。此外，储能装置回收的能量直接用于设备内部，不与外部电网发生关联。在集中式供电系统中，可将超级电容储能装置安装在集中供电母线上，进行能量的集中管理和分配，实现系统层级的能源管理。超级电容能够回收所有重载设备制动时产生的能量，把存储的能量进行管理和分配，并根据供电网络的电压状态进行实时调节，实现区域供电网络的动态稳定。分散式储能系统存在于设备内部，相当于一个很小的供电网络，所配置的储能系统容量相对比较小。集中式储能系统容量和功率需求接近于一个大的供电网络，配置的储能系统也相对较大。对于供电网具体是采用分散式还是集中式储能系统，须进一步根据负荷特性进行仿真计算，进而设置更为经济合理的储能系统。
3在港口供配电网络终端后备电源的应用
在港口传统配电终端自动化系统中多使用铅酸蓄电池储能作为后备电源，其能量密度高，成本低，通用性好，但存在功率密度低、使用寿命低、对环境产生污染的缺点。新型超级电容储能式后备电源系统的研发满足了港口供配电可靠、安全的要求。根据港口供配电终端实际情况，超级电容通过串并联方式提高电压与能量等级，通过充电电源AC/DC、放电电源DC/DC接入主回路供电母线超级电容储能单元通过充电单元AC/DC接入交流母线系统，经过整流变换成负载使用的直流电压。充电单元具有双通道输出，能够同时满足超级电容储能单元充电与负载正常供电要求。放电单元DC/DC通过变换电路将超级电容电压变换成负载额定电压，并联于负载装置直流母线。采用充电、放电单元多模块并联设计，可实现后备电源系统的冗余运行，提高系统可靠性和可维护性。其具有如下特点：1）超级电容单体工作电压不高，而在实际应用中常需要更高的电压才能满足设备的使用。超级电容模组将多个超级电容单体串并联，配合电压均衡技术和放电稳压系统，组成新型能量模块。能量模块之间再通过串并联组成满足不同应用工况的储能单元。2）作为超级电容储能单元与交流侧电网的接口，AC/DC电源内部含有整流电路、滤波电路、降压电路、稳压电路等。在本文设计中，AC/DC电源具有较宽的输入范围，双通道输出，超级电容充电通道恒流输出，负载通道恒压输出，电源分解为两部分，分别对超级电容模组和正常负载进行供电。3）超级电容储能系统放电单元DC/DC能够稳定有效地将储存在超级电容的电能转换成恒定电压供负载使用，当负载主供电回路失压或失电时，DC/DC单元能够快速检测并释放超级电容电能快速稳压，维持负载正常运行。
结语
为实现港口绿色、节能、环保的目标，分析探讨港口用电储能技术的新型应用；利用大容量储能技术实现峰谷电能的转移，能够节约大量用电成本。同时，储能系统还可以作为备用电源，为港口供电网络电力供应不足或电网断电故障时提供支持。利用超级电容储能技术将重载设备制动能量回收，能够达到节能和改善电能质量的目的，并且实现回收再利用的功效。独立式风+光+储能发电系统可以对港区内负荷进行供电，能够构建独立的发电、供电、用电系统，为港口带来可观的经济效益。
参考文献
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论文作者:宋广阔1 崔灵智2
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第01期
论文发表时间:2019/5/9
标签：港口论文; 储能论文; 电容论文; 电能论文; 负载论文; 能量论文; 系统论文; 《当代电力文化》2019年第01期论文;