摘要：在槽式光热电站中，太阳岛HTF热导体流经镜面收集器的集热管进行光能集热。集热的弧形镜面收集器可以通过转动镜面驱动轴来最大程度地实现对入射光照辐射的收集。太阳岛光照收集器SCA的标准长度是160米。这些收集器由液压机构转动镜面朝向，每个收集器由几个长约13米的分段组成。太阳岛的“逐日系统”就是由这种收集器外加镜面全自动控制系统组成。“逐日系统”的稳定运行与否将直接关系到太阳岛吸热效率，同时影响电厂运行的稳定性。因此，为了提供太阳岛电源稳定性，太阳岛宜采用稳定性较高的集中式UPS蓄电池作为可靠性电源作为太阳岛的动力配置。本文针对光热电站的太阳岛电源系统稳定性展开分析与研究,为后续光热机组电气系统的设计安装提供借鉴性参考标本。
关键词：光热 太阳岛 UPS蓄电池 稳定性
引言
（摩洛哥光热电站作为公司首个海外EPC光热电站，对公司的业务范围的拓展及光热EPC经验的积累具有很高的市场价值。作为槽式光热机组的核心技术“逐日系统”的正常运作必然是光热电站的核心问题，由于光热电站的太阳岛“逐日系统”的驱动力是来自动力岛厂用电系统的中压盘柜，经由太阳岛的中低压电气包将电能传递给太阳岛各个二级配电盘，然后由分散至太阳岛各个区域的二级配电盘带动太阳岛终端用户LOC箱。LOC箱就是光能收集器逐日镜面转动液压臂的电源箱。因此，能否实现LOC箱的电源稳定与否直接关系到太阳岛“逐日系统”吸热效率，进而影响机组运行的稳定性。
光热电站太阳岛“逐日系统”对电源要求质量较高，不仅要求采用不间断供电系统，而且要求电源电压波动在一定范围以内才能正常工作。
UPS的特性
UPS是一种高质量、高可靠性的独立电源，是一种蓄电池静止型不间断供电装置。它由整流器、逆变器、交流静态开关和蓄电池组组成。平时，市电经整流器变为直流对蓄电池浮充电，同时经逆变器输出高质量的交流净化电源供重要负载，使其不受市电的电压、频率、谐波干扰。当市电因故停电时，系统自动切换到蓄电池组，蓄电池放电，经逆变器对重要负荷供电。
UPS的不间断特性体现在其"同步切换"工作程序上，当市电与逆变器进行切换时，其控制系统会适时地检测市电的同步范围，在市电不超限时，逆变器实现"先通后断"的供电，从而保证了供电系统的"无间断切换"。
市场上的UPS产品，其容量规格大致有0.25、0.4、0.6、1、2、3、4、5、10、15、20、40、60、80、100、120、160、200、300、400、500、600、800、1000kV•A等，并巳形成系列化产品。一般都经IS0g00l国际质量标准认证、UL安全标准及CE抗电磁干扰认证和标记。多数采用了PWM脉宽调频技术、PIGBT高效功率器件、微处理器主/从控制技术等，可双机或多机并联。具备电池测试维护、微机监控元人值守、可远程通信等功能；在机器构成上，元器件标准化、模块化、互换性好;有宽电压输入、高效率输出、过载能力强等优良性能。
UPS的供电方式
UPS电源的工作方式根据用电设备对供电可靠性和连续性的要求可分为单一式、并联式、冗余式和并联冗余式等方式;根据用电设备对供电可靠性和管理方便的要求也可分为分散式、集中式、分散与集中相结合三种方式。分散式UPS供电采用的设备容量都比较小，支持时间较短，适合用于用电负荷较分散的电网配置系统;集中式UPS供电适合一些要求支持时间较长和较大型的集中用电负荷等。应当根据甲方需求来确定采用哪种UPS的供电方式和容量。无论是分散式UPS供电还是集中设置的UPS电源的设计方式，均需在设计阶段与业主密切配合。
正常模式
太阳岛的“逐日系统”的驱动电源正常模式是由UPS设备直接供应到低压配电柜，然后经由低压配电柜转送至太阳岛的各个电源二次分配箱，再将电能传递至太阳岛终端用电设备—-LOC箱。电源无需经过蓄电池进行电能的储存与释放，即可实现正常稳定的电力供给。
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事故切换
事故模式下，即正常电源从UPS设备上端消失，此时所有太阳岛的终端设备使用的所有电力电源均取自UPS设备所配备的蓄电池组电能的释放。电力电能传递是 UPS设备蓄电池经由UPS设备逆变器转变成交流电源，交流电源带动低压配电柜进行电力分配，进而转送到太阳岛的各个二次电源分配箱，电能再传递给LOC箱。
因此，太阳岛通过搭配UPS蓄电池的电力配置能够最大程度地保证了电力的稳定供应。UPS蓄电池的配置增加作为一项重大的改良，起到保证了电源的不间断性的重大作用。
下面进行论证两种增加UPS设备的设计方式：
首先，我们大胆假设将太阳岛UPS设备直接设计到太阳岛LOC箱终端。这种方式可通过配置一套带有蓄电池的小型UPS设备来实现。根据现场LOC箱带动的液压镜面驱动臂的运行负荷及运行频率进行计算，对所需小型UPS设备进行选型。根据太阳岛设计的电气配置，全部太阳岛共需为1800个LOC箱提供如上数量的UPS 设备。
由于本电站与业主的大合同要求，采用法标的设计标准，而法标对“ATEX”有明确的要求，所有在防爆范围内的设备均需提供相应的防爆证书。这就对太阳岛所有驱动臂的电动机及相应的配线具有很高的供货要求。另外，室外设备的防护等级也在业主合同中有明确的标准，需满足IP54以上的防护级别。
这种UPS设计方式需较大的UPS设备采购数量，而且需采购规格较高具有防爆功能的驱动臂电机和防爆电缆。成本增加较明显。
另一种，采取太阳岛中低压配电站配置UPS蓄电池设备的方式。
太阳岛区域中压配电由4台6.6kV中压柜提供，安装在位于太阳岛就地的电气配电间，每个配电间旁布置有另一个UPS电气包（共4个），东北和西北区互为备用，东南区和西南区互为备用。每一个中压开关带一个低压变压器，每一台低压变压器给25%的太阳岛负荷供电。提供一套完全冗余的直流不停电电源系统（UPS），由2x100%整流器，2x100%铅酸UPS蓄电池和一面直流配电柜组成。直流配电柜由两条进线，两条带母联开关的半母线组成。电压等级为110Vdc。每个低压变压器下口带有一组MCC盘柜，该MCC盘柜的电源经过303个太阳岛电源二级盘进行电力重新分配后最终为太阳岛约1800多个就地LOC箱提供动力电源。这种UPS配置的设计方式，可以有效减少太阳岛UPS配置的数量，同时也避免了“逐日系统”的驱动臂电动机及相应电源电缆的防爆问题，减少了采购成本。
通过，以上论述得出结论：
1，该技术可以保证本槽式光热电厂太阳岛厂用电系统电力的持续稳定供应，从而稳定了太阳岛的整体吸热效率，使光热机组的长期可靠稳定运行有了保障，减少了业主的经济损失，起到了显著的社会效益。
2，采取集中为太阳岛中低压电气包配置UPS蓄电池的方式较为节约成本，不仅降低了所需UPS设备的配置数量，而且避免了法标“ATEX”关于防爆的约束。
3，通过设计增加UPS设备的配置，极大提高了业主对太阳岛电气系统的认可度。
4，本摩洛哥槽式光热电站作为典型的太阳岛不间断电源系统应用实例，为后续光热项目的推广具有很好的借鉴意义。
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【作者简介】姓名：姜晓伟 工作单位：山东电力建设第三工程有限公司。
论文作者:姜晓伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：太阳岛论文; 光热论文; 电源论文; 蓄电池论文; 设备论文; 系统论文; 电站论文; 《电力设备》2018年第19期论文;