对制造商来说，混合动力是一种颠覆性的、有利可图的能源战略

在可预见的未来，能源成本预计将继续上升，企业需要投入更多精力，寻找控制和减少能源支出的方法。一个显而易见的方法是提高流程的效率，使其消耗更少的能源。

虽然这种方法是合乎逻辑的，值得称赞的，特别是因为它有助于保护环境，但它也有局限性。不可避免地会达到一个点，即在现实中不可能进一步提高过程的能源效率。

唯一的选择是以更低的价格寻找能源，这需要一个创造性的解决方案，如杂交。

杂化是什么?在这种情况下，它最一般的含义是一个电力系统，可以获得两个或多个独立的能源。在这个定义中，“独立”这个词很重要——例如，一个电力系统可以从两个变电站中的任何一个供电，就不符合混合系统的条件，因为它只是有两个连接到同一能源的连接。然而，一个可以从电网和太阳能电池板装置中获取电力的电力系统绝对是一个混合系统。

将可再生能源添加到工业或商业电力系统中可以有效地节省成本，但是，如果同时添加能量存储(通常以电池的形式)，混合动力有可能节省更多的钱，同时使电力系统在运行中更加通用。

通常，混合动力解决方案用于“电表后”应用，其中一个很好的例子是调峰。不言自明的是，工厂的电力系统必须设计成能够安全地供应工厂的最大负荷。然而，这种最大电力需求很可能是间歇性的——通常一周只有几个小时。这意味着为电厂供电的电力变压器大部分时间都在低于其最大容量的情况下工作。

考虑一个拥有混合动力系统的工厂，该系统包含能量存储。昂贵的电力变压器现在可以根据平均负荷而不是峰值负荷进行额定，在最大负荷期间，电池被要求弥补差异。这是剃须。

许多工业和商业供应是根据“最大需求”收费的，这意味着公用事业公司不仅根据能源消耗的数量向能源用户收费，而且还根据他们对能源供应系统施加的最大负荷收费。这种额外的费用是不受欢迎的，但也是合理的，因为公用事业公司的工厂必须能够处理高峰需求，无论它发生的频率有多低。调峰使能源用户能够通过从电池中提供一些峰值能源需求来限制他们从电网获得的最大电力需求。这直接导致了最大需求费用的降低。

实际上，如上所述，调峰只是混合动力储能系统提供的众多好处之一。另一种选择是使用电池在价格较低的时候从供应系统储存能量，并在能源价格最高的时候释放能量。这可以被认为是另一种形式的调峰，能够显著减少能源费用。然而，一些混合动力系统提供的另一种能力是根据需要产生无功功率的能力。此功能可用于改善站点的功率因数，从而节省能源和金钱。

对于包括间歇性能源的电力系统，如太阳能电池板和风力发电机，混合动力系统提供了更多的好处，因为它们可以用来“巩固”供应，保持间歇性能源的输出在恒定水平，并避免当能源生产发生变化时电网上的电压变化。

具有能量存储的混合电力系统可以减少变压器等设备的资本支出，并通过降低最大需求、提高功率因数和减少峰值率能源使用来节省能源成本，但它还可以做更多的事情。在国家电网供电中断的情况下，电池可以继续为电站供电。在这种情况下，混合系统可以有效地作为不间断电源(UPS)运行，并且在某些情况下，无需单独安装UPS来供应关键或敏感负载。

混合动力系统提供的另一种选择是能够将来自电池、太阳能电池板或其他本地电源的能量馈送回电网。公用事业公司为这种能源支付的费用是进一步减少能源费用的有效方法。混合电力系统可以通过提供稳定的频率响应等服务来帮助平衡电网的供需，从而从电网运营商那里获得更多的收入。

可用的技术

实现混合能源系统所需的技术是现成的。近年来，用于储能的电池有了很大的发展，锂离子技术是一种流行的选择，特别是对于快速响应的短周期需求。

然而，电池和一些可再生能源(如太阳能电池板)产生的是直流电，而国家电网和几乎所有工业和商业电力系统都需要交流电。幸运的是，标准逆变器再次提供了一种解决方案。在变速驱动的伪装下，逆变器以供电频率接收交流电源，将其转换为直流电，然后将直流电转换回控制电机所需频率的交流电源。

然而，直流链路并不关心电力来自哪里，所以它可以同样地从电池或太阳能电池板供电，它将直流转换为交流，其频率可以精确地与电网匹配并同步。混合电力系统应用中使用的逆变器是完全双向的，因此也可以从电网获取电力并使用它来为电池充电。

虽然乍一看，混合应用所需的逆变器硬件似乎与变速驱动器(vsd)中使用的硬件有所不同，但事实并非如此。一些用于混合动力系统的逆变器使用与变速驱动应用完全相同的硬件，尽管板载软件，正如预期的那样，旨在提供不同的功能。

然而，这并不意味着设计和实现一个可靠和高效的混合动力系统仅仅是购买一些现成的标准组件并遵循安装说明的问题!专业知识是构建一个优化系统的必要条件，任何考虑投资混合动力的人都应该寻找在这个相对较新的技术领域拥有成熟专业知识的供应商。混合动力系统与以前的系统完全不同，它们可以在节省成本和减少环境影响方面提供巨大的好处，并且有可能从今天的技术中受益。

本文最初发表于欧洲控制工程网站．克里斯·瓦夫拉编辑，制作编辑，控制工程、《媒体,cvavra@cfemedia.com．

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