吴开涛

摘要：过去，我国在对固态发酵法白酒生产中通常主要采用的是间歇式甑桶蒸馏工艺，这种工艺在实际中主要就是手工装甑、出甑，造成辅助操作的时间比较长以及生产能力小，对于设备的应用率也很低，固体废弃物产生量及处理难度大，环境污染严重，操作条件差，能源利用不经济等问题的产生。本文主要阐述的是将太阳能驱动技术应用于固态发酵法白酒连续蒸馏及酒糟连续干燥装置，可提高生产过程的机械化、连续化、自动化和联动化程度，整个系统能量源于太阳能，体现了节能、低碳、环保等特点，顺应了现代工业绿色、经济、可持续的发展趋势。

关键词：固态发酵法；白酒生产；太阳能驱动技术；应用

1太阳能资源光伏利用发展现状分析

迅速发展的全球经济带动了大量的化石能源的消耗，气候变化、环境污染及资源短缺问题愈加严重。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，受世界各国高度关注，被EPIA认为是未来世界能源发展的主题。近年来，世界各国都在关注以光伏发电来利用可再生能源的技術。预计2020年，全球太阳能电池产量将超过15GW。分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向，《可再生能源发展“十二五”规划》确定的光伏发电装机目标为：到2015年达1000万kW，到2020年达5000万kW。太阳能光伏发电作为太阳能资源目前最为重要的利用方式，是世界各国能源供应转变的关键方式。

2白酒生产连续蒸馏装置中太阳能光伏发电系统的组成

按照固态发酵法白酒连续蒸馏及酒糟连续干燥对电能的需求，应用中、小规模的太阳能光伏发电系统，主要由太阳能光伏阵列、蓄电池组、直流升压电路、逆变电路、控制保护电路和负载等组成。光伏阵列（即太阳能电池板）：将太阳的辐射能转换为电能或送往蓄电池中存储，或推动负载工作。蓄电池：铅酸电池将太阳能电池板所发出的电能储存，当需要时可释放出来。控制保护电路：控制系統的工作状态，并保护蓄电池，避免由于过充或过放对蓄电池造成伤害。逆变电路：将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能。

3系统设计方法

3.1驱动系统有效功率设计

连续蒸馏装置中，太阳能光伏发电系统所产生的电能主要用于：驱动连续蒸馏输送系统头轮、进料叶轮、螺旋出料、自动控制系统及测量装置的供电，干燥设备的传动装置进料、出料、传动机构，热风干燥装置真空泵、螺旋挤压脱水机、酒糟干燥废气所用风机等驱动设备需求。

因为太阳能光伏发电系统还需对其他过程供电，驱动系统的功率设定为30kW。每日按8h计，所需的电能总量为：30kW×8h=240kWh。

3.2发电效率设计

在太阳能发电系统中，系统的总效率η由电池组件光电转换率、光伏阵列效率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。

3太阳能独立光伏发电系统设计

3.1太阳能电池方阵

3.1.1太阳能电池方阵倾角确定。应用计算机对太阳能电池方阵倾角进行优化设计，在最佳倾角时冬天和夏天辐射量的差异应尽可能小，而全年总辐射量应尽可能大，使发电系统造价低。

3.1.2太阳能方阵平面上辐射量的设计。太阳能电池方阵面上的辐射量比水平面辐射量高5%～15%；纬度越高，倾斜面比水平面增加的辐射量越大，最后将辐射量换算成每日峰值日照时数。

3.1.3系统直流电压的设计。按照负载功率及当地直流电压的标准等级确定直流电压，选择时，应尽量提高系统电压（但上限不超过300V），以减小线路损失，以便选择元器件和充电电源。按照电机及蓄电池、逆变器等参数实际范围选择直流电压为48V直流。

3.2最大功率跟踪型（MPPT）控制器设计

3.2.1控制芯片设计。应用PWM控制芯片CS51221提供不同占空比的控制波形，提供软启动、可调节逐脉冲限流、欠/过压锁定、热关断等保护特性，并且提供辅助输入端，用于远程传输和监控。通过改变PWM波形的占空比来调节光伏阵列的等效负载，以确保光伏电池的输出工作在最大功率点附近，避免应用价格昂贵的微控制器（MCU），且方案简单易行。

3.2.2波形的占空比的控制。为了确保稳压输出，需要在输出端获取反馈电压，并与芯片内部的基准电压进行比较。按照光伏阵列的输出应用电流限制电路实时地设定电流限制，对电流进行取样，并与电流限制作比较，以调节PWM控制波形的占空比大小。

3.3逆变器设计

输入电路：主要作用就是为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压。

主逆变电路：主逆变电路是逆变电路的核心，它的主要作用是通过半导体开关器件的导通和关断完成逆变。

输出电路：输出电路主要是对主逆变电路输出的交流电的波形、频率、电压、电流的幅值相位等进行修正、补偿、调理，使之能满足应用需求。

控制电路：控制电路主要是为主逆变电路提供一系列的脉冲来控制逆变开关器件的导通和关断，配合主逆变电路完成逆变功能。

随着电子技术的发展新型的光伏逆变器电路都应用高频开关技术和软开关技术实现高功率密度的多级逆变，将低压直流电经过高频逆变后变成高频高压交流电，又经过高频整流滤波电路后得到高压直流电，再通过工频逆变电路实现逆变到220V或380V的交流电。整个系统的逆变效率可达到90%以上，目前大多数正弦波光伏逆变器的都是应用这种三级的电路结构。

3.4蓄电池设计

为了提供持续的能量，必须应用储能装置。独立的中、小功率系统，一般以铅酸蓄电池作。常用的有开口铅酸蓄电池、阀控铅酸蓄电池及镍钙、镍氢、镉镍蓄电池等，其中阀控铅酸蓄电池容量大、价格低、自放电率低、结构紧凑、不存在镉镍电池的“记忆效应”、寿命长、基本免维护。

结语

综上所述，白酒连续蒸馏及酒糟连续干燥应用太阳能独立光伏发电系统驱动、供热，具有绿色、低碳、环保等优势，符合可持续发展战略的生产方式。

参考文献：

[1]沈怡方.白酒生产技术发展回眸[J].酿酒科技，2016，11：17-19.

[2]柯旭清.HACCP在白酒生产中的应用[J].食品安全导刊，2016，26：68.[3]廖信平.白酒生产工艺控制[J].食品安全导刊，2015，15：62.