小型水闸太阳能供电可行性分析及优势

小型水闸太阳能供电可行性分析及优势

摘要：近年来，我国政府高度重视节能减排，大力推动可再生能源的开发利用，促使太阳能产业在全球范围内得到迅速发展，技术和应用水平不断提高，应

用领域越来越广泛。目前国内大型的光伏电站建设规模大，安装时间长，分布范

围广。但对于分散的小型光伏电站来说，由于装机容量小、用电设备少且分散、

发电成本高等问题一直没有得到解决。因此，如何通过合理的规划布局、系统集

成以及工程实施来降低成本、提高收益，成为一个非常现实的问题。

关键词：小型水闸；太阳能供电；可行性

目前市场上已经出现了一些太阳能电站配套设备，但由于大部分产品质量参

差不齐，缺乏统一技术标准和认证体系，导致产品的价格差距较大，一定程度上

影响了市场的拓展。因此加强相关标准体系建设是制约太阳能电站推广应用的主

要瓶颈之一。本文通过分析目前小型水闸太阳能供电方案的优缺点并进行技术经

济比较研究，为小型水闸太阳能供电设计提供理论基础及实际应用参考。

1研究背景

现阶段，我国能源资源消费仍以化石能源为主，油气、煤炭、电力等能源供

应仍以传统能源为主，在可预见的未来，化石能源仍将是我国经济社会发展的主

要能源形式。但是，不可再生能源是有限的，如煤炭、石油等，随着开采量的不

断增加和开采难度的逐渐增大，资源将日趋紧张；水电开发已接近饱和，水电装

机容量已接近顶峰；核电虽然前景广阔，但由于技术发展、国家政策等原因建设

难度大；核能发电污染大、风险高且对环境破坏严重。因此，今后相当长的一段

时间内将是以可再生能源为主体的新型能源结构。

太阳能作为一种取之不尽用之不竭的可再生资源，具有绿色环保、可再生等

优点。因此开发利用太阳能不仅可以解决我国目前严重依赖化石能源的现状和满

足人们对环保要求越来越高的愿望，同时也可以缓解我国目前电力供应紧张局面。

2研究目的

在节能减排的大环境下，如何才能将太阳能利用得更充分，是现在研究的重

点问题，同时也是目前光伏产业的主要问题。本文结合目前小型水闸光伏系统应

用的现状，通过对不同方案的比较研究，为小型水闸的光伏发电提供技术支撑与

参考。

通过对比研究，目前常用的几种方案，包括晶硅薄膜太阳能组件、薄膜太阳

能电池、超级电容器等技术方案，分析各方案在工程实施、建设投资与维护管理

等方面的优劣性，为小型水闸光伏发电系统设计提供理论基础与实际参考。通过

对方案技术特点、建设成本与维护管理等方面的分析比较，以期得出最优方案和

最适合小型水闸光伏发电系统应用的设计参考。

3可行性分析

小型水闸光伏发电系统（又称太阳能光伏发电系统）是一种将太阳能利用到

极致的发电方式。因其具有高效率、无污染、体积小、安装简便的优点，非常适

合应用于小型水闸照明系统和小型水闸自动控制系统中。随着科学技术的发展，

光伏发电技术、智能控制技术的进步，为小型水闸太阳能供电方案在实际应用中

提供了技术支撑。具体分析如下：

3.1结构组成

太阳能供电闸门的主体结构是由光伏组件、储能装置、电机和支架等部件组成。在光伏组件方面，为了保证其输出功率及性能的稳定，应尽可能采用价格较

低且易于维护的太阳电池组件，同时应注意光照强度对光伏组件输出功率的影响。此外，在光伏电池与储能装置之间还应通过太阳能控制器及储能电池组成相应的

储能系统，以保证其能够在满足用户用电需求的前提下及时补充电能。在电机方面，考虑到小型水闸的工作环境以及运行工况，其电机的功率及转矩相对较大，

故在对其进行控制时应采用较大功率的电机。同时，由于其工作环境为高温高压，故还应注意对其进行降温保护。在支架方面，因小型水闸多位于偏僻地区且周围

环境较为恶劣，故还应注意对其进行防风保护。

3.2加快技术创新

在对太阳能光伏发电进行优化的过程中，工作人员通过加大技术创新，增加

资金投入，从而提升光电行业的整体创新水平，而围绕着核心技术，对当前的产

品生产进行全面的改进，从而提升光伏发电行业的整体发展水平。通过对当前科

学技术的研究和应用，从而降低光伏发电的成本投入，提高生产效率。此外，因

为太阳能光伏发电的过程必然会对周边的环境产生污染，而在我国西北地区都建

立了大型的发电基地，所以在进行基地地质选择的时候，可以利用科学技术进行

排查，这样不仅可以有效地减少耕地面积，同时也可以更好地解决西北地区的荒

地问题，从太阳能光伏发电这一行业的未来趋势来看，可以保证行业的发展价值。

3.3太阳能板的安装位置一般在水面下0.5-1m处，水闸所在地区一般较低且

光照强度较大，充分利用太阳能板的优势可以获得较高的发电量。

3.3根据光伏发电原理，一般情况下光照强度越强发电量越大。因此对于太

阳能电池组件来说，需要有足够的面积。考虑到实际应用中太阳板需要有一定的

倾斜角度来保证光照，因此可以采用三角形阵列的方式进行布置，同时可以利用

蓄电池组、开关电源、逆变器等设备组成并网供电系统。

3.4太阳能供电方式还可以应用到小型水闸的无人值守工作模式中去。根据

需要在闸门上设置光伏组件组供电控制柜及光伏组件逆变器等设备，实现自动控

制模式工作。目前小型水闸一般没有无人值守要求。

3.5提高转化效率

从太阳能光伏发电行业的发展背景来看，在生产和运行的过程中，除了或者

会受到外部环境和发电功能等因素的影响，与此同时，在太阳能光伏发电的过程中，其电能以及输出功率都会出现一定的波动。根据研究，因为太阳能自身的电

流和电压并不是线性的，所以在输出的时候，它的值也会受到温度和日照的影响。在使用太阳能进行光伏发电时，工作人员要按照外部条件对电能进行自动调整，

保证电能可以与设备的负荷相匹配，从而达到最大限度的转换，提高能量的利用率。根据目前工业发展的现状，工作人员可以通过爬山改进法以及跟踪法解决这

一问题出现，最终推动行业可持续发展。