解放军理工大学国防工程学院的研究人员方建华、王金全等,在2014年在一杂志撰文,通过对比分析交流微网、直流微网以及交直流混合微网的优缺点,指出了直流微网应用于地下工程中的优越性;通过分析不同新能源电源的供电特性结合地下工程的自身特点列举了可用于地下工程的分布式电源;根据直流微网的供电结构提出了集中供电和分布式供电两种供电方式。
分布式电源(DG)能够减少环境污染,且其能够就地消耗电力,减少电能浪费,具有很好的生态效益和经济效益。
在地下工程应用方面,随着军事侦察技术和武器装备的发展,防护指挥工程成为精确制导武器打击的目标,这就对地下工程的内部电站和各防护分区的供电可靠性都提出了新的更高要求,分布式电源能够解决防护工程自备电站的隐蔽和建立适应地下工程防护分区需要的多电源分散供电系统的问题,提高了整个地下工程的战时安全性和生存价值。
分布式电源以微网的形式并入大电网是实现新能源供电的有效途径。目前,国内外研究的微网主要有三种形式:交流微网、直流微网、交直流混合微网。直流系统的控制策略和管理比交流系统简单得多,不需要处理三相平衡问题,也不需要很多辅助补偿装置来提高电能质量,分布式电源能够更容易的以直流的形式并网,在直流微网中一条支路故障不影响其它支路的正常工作。
地下工程时采用分布式电源直流并网的形式供电,既能提高其隐蔽性,又保证了供电系统的安全性和可靠性,从而能够保障作战任务的正常执行,更好地适应现代化信息化战争的需求。
1 地下工程中的分布式电源
目前,地下工程供电系统均采用以市电和自备柴油电站为电源的供电模式,市电进线和自备电源都接入中心配电室,由中心配电室向主体工程各防护分区配电,但这种供电模式伪装难、易暴露、安全性差。因此在地下防护工程中,可以采用新能源发电站取代柴油电站,构成一个没有排烟、不需伪装的高效清洁电站作为整个工程的备用电站。
地下工程由于其特定地理环境和空间大小的限制,并非所有的新能源都可以应用于地下工程中。合理选择新能源的种类对解决地下工程自备电站的隐蔽伪装问题,改善工程内部环境,提高地下工程总体防御能力和战时使用效能有很重要的意义。
PEMFC(质子交换膜燃料电池)是一种清洁无污染的可再生能源,具有能量转换率高、噪音低、模块化结构和比功率高等优点;液流电池作为储能元件,能在常温常压下工作,充放电循环次数及电池寿命长,没有重金属和卤化物等污染物的排放,是一种清洁安全有效的储能电池;超级电容器具有功率密度大、充放电效率高、能量管理简单、环境友好等特点;锂电池具有寿命长、无记忆效应、自放电率低、体积能量比小等优点。
由于地下工程多依山而建,诸如风力发电、太阳能发电等新能源不适合在此使用;核电厂的安全性较差,其选址要求也很高,不宜在已建好的地下工程中使用。
通过分析各种新能源的特点,燃料电池、液流电池、超级电容、锂电池等应用于地下工程中是可行的,风能、太阳能、核能由于其自身不可弥补的缺憾不适合在地下工程中使用。
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