张盛钊

（龙岩市海德馨汽车有限公司，福建 龙岩 364000）

0 前言

在我国社会经济不断发展的过程中，重视供电的连续性是当前保电工作的重点。在开展保电工作时，为了有效预防电力系统的突发故障，可以以新能源储能保供电移动试验及电源技术为主展开研究；可以在市电断电的情况下，应用新能源应急电源车，从而达到供电目的。在对新能源应急电源车进行设计和研究时，需要保证电力供应能够无缝衔接，确保运行设备由市电供电转化为应急电源供电的稳定性与连续性，防止设备出现间断运行的情况，这样就可以最大程度地降低因停电事故带来的损失。新能源应急电源车在野外作业的过程中，需要保证其供电的稳定性与持续性，这就对储能应急电源的储能电量有更高的要求。充足的储能电源能够降低停电事故的不利影响。为了能够尽可能地提高新能源应急电源车的应用效益，需要加强对它的创新以及对清洁可再生稳定辅助电源系统的设计与研究。

1 太阳能辅助系统

在太阳能光伏电源系统的设计过程中，主要包括软件设计和硬件设计2个部分。一般要先从软件设计出发，保证太阳能光伏电源系统的稳定性。通常在软件设计的过程中，要准确地计算负载、用电量等；还要完成计算太阳能电池方阵辐射量的作业，对太阳能电池、蓄电池用量的匹配性进行优化设计。一般情况下，在设计太阳能光伏电源系统的软件时，必须保证计算结果的准确性，特别是太阳能电池方阵安装倾角的计算结果会在一定程度上影响太阳能光伏电源系统接收的太阳辐射能量。因此，需要对计算结果进行多次核对，保证结果的精准性。在系统运行时，还要对系统的具体状况进行预测，并分析系统的经济效益[1]。而在硬件设计的过程中，主要是完成太阳能光伏电源系统的负载选型以及其他设计工作，例如在对太阳能电池蓄电池进行选型时，要充分考虑太阳能电池的支架，提高逆变器选型的合理性。与此同时，还要完成对控制和测量系统的设计工作。

在设计大型太阳能电池发电系统时，要加强对方阵场地的设计，提高防雷接地设计的合理性和有效性，并且要开展有效的配电系统辅助电源选型和设计工作。在开展太阳能光伏电源系统整体设计工作时，要注意软件设计（包括辐射量、安装倾角以及系统优化等）的计算工作量比较大，也比较复杂，一般可以由计算机来完成，这样就可以保证计算结果的稳定性和准确性。如果对结果的要求不严格，可以进行估算，从而提高计算的速度。太阳能发电系统主要由太阳能电池板、逆变控制器以及蓄电池等组成。在对该部分进行设计时，必须以太阳能电池板的使用环境为基础，合理选择充电模式，市电互补输出且市电优先、逆变优先等都是常用模式。定时逆变、定时市电以及定时开关睡眠等功能可以确保应急电源车内空调、风机和电缆卷盘等设备电源的稳定性[2]。储能应急电源车如图1所示。

2 太阳能辅助系统设计要点

2.1 电池板设计安装

合理地对太阳能电池板进行选型是太阳能光伏电源系统设计过程中的重要内容。一般情况下，需要对不同类型的太阳能电池板进行研究和分析，并选择合适的太阳能电池板。目前，在太阳能电池板选型的过程中，半柔性太阳能板的应用比较普遍。在具体使用过程中，该太阳能电池板可以在应急电源车的车顶安装太阳能电池板组件，共20片，1组串联4个，共5组。该太阳能电池板在应用中的机械强度比较高，可以有效保护太阳能电池板在运输、安装与应用过程中的稳定性，避免因为振动与冲击等对太阳能电池板产生不利影响，还可以有效抵抗冰雹的冲击力；太阳能电池板的密封性也比较好，可以达到防风、防水以及隔绝大气条件的要求，有利于降低太阳能电池板的腐蚀概率；并且太阳能电池板的电绝缘性能也比较稳定，可以在一定程度上抵抗紫外线辐射。除此之外，在太阳能电池板的应用过程中，要充分考虑具体的应用要求，根据要求对工作电压以及输出功率进行设计，使其能够与应急电源车电压、电流以及功率输出的要求相适应。在连接时，使用串并联方式有利于降低效率损失，提高太阳能电池板的可靠性以及稳定性。

安装半柔性太阳能板有以下5个步骤：1）要在应急电源车的车厢顶棚安装太阳能电池板支架，并根据电池板的尺寸保证支架和基板的固定效果。2）需要选择具有较强耐高温特性的双面泡棉胶对太阳能电池板进行粘贴安装。在粘贴时，需要利用太阳能专用密封硅胶进行粘贴，从而保证粘贴的牢固性。3）在走线时，必须正确连接车厢顶棚的太阳能电池板，然后将总线引入车内，再将用电设备与逆变控制器的负载端口进行连接。4）电池连接作业完成后，要及时对车厢内部蓄电池与逆变器控制器的电池端口进行连接。5）需要连接逆变控制器，同时正确连接太阳能电池板正负极和逆变控制器的光伏正负端口[3]。安装效果如图2所示。

图1 空调、风机、电缆卷盘和整车电源的输出

2.2 逆变控制器选择要点

在设计太阳能辅助系统的过程中，需要保证逆变控制器的安装质量。在选择逆变控制器时，主要从以下2个方面进行选择：1） 确定车厢内部的用电负载。在该光伏储能应急电源系统研发设计的过程中，风机为250 W，照明为40 W，卷盘电机为1500 W，最大功率为1790 W。在对逆变控制器进行合理选择时，需要以车厢内部用电的最大负载为基础，保证逆变控制器选择的合理性。2） 选择控制器。在选择过程中，必须掌握控制器的功能，使蓄电池充放电与太阳能电池板处于最佳的工作状态。一般要保证逆变控制器的输出功率必须比负载的最大功率更大。对蓄电池进行选择时，需要准确计算每天消耗的负载。在安装蓄电池时，可以将4节电池串联成1组蓄电池组；在选择太阳能板时，必须根据应急电源车所在地区的日照时间合理地选择蓄电池储能的容量。在完成计算太阳能板的峰值功率后，可以选择合适的太阳能板，可以将20片太阳能电池安装在能源车顶部，组成4串以并联方式连接的太阳能电池板组件，从而满足光伏储能电源车的使用需求。逆变器如图3所示。

图2 车顶太阳能板安装完毕示意图

2.3 逆变控制器功能设计

完成选择逆变控制器的工作后，需要充分了解逆变器的主要应用功能，保证逆变器功能的完善性。一般逆变控制器的主要功能包括以下3个方面：1）要根据逆变控制器的主要充电模式对充电功能进行合理设计。通常，逆变控制器的充电功能主要包括光伏（PV）充电、市电不充电和PV与市电同时充电2种模式。在第一种模式运行的过程中，可以同时连接光伏（PV）与市电，但是在阳光充足的情况下只有PV在充电。而在第二种模式中，如果同时连接PV与市电对蓄电池进行充电，PV与市电可以同时进行充电，能够提高充电的速度，具体情况如图4所示。2） 市电互补功能。该种互补模式主要包括市电优先模式（该模式下蓄电池逆变供电为备用回路）和DC逆变优先模式（该模式下市电为备用回路）。在第一种模式运行的过程中，要同时连接蓄电池与市电，并将市电作为优先供电，如果遇到市电停止运行，可以自动转化为蓄电池逆变供电。在具体的操作过程中，主要是市电经过交流电压调整器或交流电源稳压器（AVR）稳压后输出，同时能够对蓄电池进行充电。如果市电停电，在5 ms内，系统可以自动切换为逆变供电模式，保证供电的稳定性与持续性。市电恢复后，系统可以转化为市电供电模式，并为蓄电池充电。而在第二种模式DC逆变优先中，市电备用不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）功能模式在运行过程中，将蓄电池直流电作为有限用电，并对其进行转化，转化成交流电后进行负载供给。如果蓄电池容量不足，能够根据预先设定的转化步骤为市电供电。具体的运行步骤为蓄电池有电时，直接由逆变器完成负载供电；如果蓄电池电量不足，可以在5 ms内转化为市电供电模式，蓄电池电量充足后，再自动转换为逆变供电[4]，具体情况如图5所示。3） 其他功能。在逆变控制器的应用与安装过程中，需要设置定时功能以及记录查询功能。对定时功能进行设计时，需要设计定时开关和睡眠2种模式。需要提前设定好具体的时间，确保蓄电池可以正常地输出电量。设置时间关闭逆变器的交流输出功能就可以进入睡眠模式（防止电池过度放电），从而保证蓄电池的稳定性。除此之外，利用定时功能还可以实现逆变与市电之间的切换，根据蓄电池实际可以给负载供电的理论时间，在实际操作中设置系统的切换时间，切换前使用逆变输出供电，切换后使用市电供电。该模式一般适合在分段收费的区域进行应用。记录查询功能主要包括故障模式查询以及放电时间查询等；故障模式查询可以了解光伏储能应急电源系统在运行过程中的故障信息；放电时间查询能够充分了解蓄电池上次的用电时间，有利于全面了解光伏储能系统的具体应用状态。

图3 逆变器智能控制屏示意图

图4 逆变器充电功能原理方框图

图5 市电互补功能原理方框图

3 结语

综上所述，在对储能应急电源车太阳能辅助系统进行设计的过程中，需要充分发挥太阳能电池板的积极作用。这是当前太阳能光伏发电系统发展和应用的主要趋势。太阳能板的储能发电应用与当前的用电实际需求相贴近；并且在该次储能应急电源车太阳能辅助系统的设计过程中，整体设计方案比较合理，基本可以满足电力企业对配电网应用的实际要求。对储能应急电源车上的太阳能辅助系统进行安装，可以防止在野外作业时出现电能储量流失的情况，进一步保证了储能应急电源车供电的稳定性。在设计太阳储能应急电源车时，需要充分利用胶体电池太阳能，从而保证能量存储的稳定性和合理性，同时要与柴油发电机进行有效配合，这样才能够实现无缝切换，保证供电的稳定性与持续性。在对一些海岛、驻守部队以及无电无人区进行保供电时，电池储能应急电源车太阳能辅助系统可以发挥重要作用，并且有利于巩固我国的国防建设工作。需要注意的是，在设计储能应急电源车太阳能辅助系统时，需要遵循环保生态的理念，从而真正地推动太阳能系统在应急产业中的创新应用，提高我国太阳能光伏发电系统的应用与创新水平。