光伏储能技术应用于污水处理厂的分析

1、光伏储能技术应用于污水处理厂的分析摘要：降低污水厂的能耗成本是环保行业的普遍需求。采用光伏-储能系统的污 水厂可以有效地降低污水处理过程中的电力成本，使得污水厂的运营更加节能、 高效。可以预见，光伏-储能-污水厂有机会成为行业的生力军，获得更多的应用 并推进环保行业的发展。关键词：光伏储能技术；污水处理厂；应用1污水处理厂运行现状和能耗分析1.1运行现状现阶段，污水处理厂在运行过程中，由于工作量大一般处于超负荷运转，同 时由于污水处理设备简陋处理工艺落后，导致污水处理过程不仅消耗的能源多而 且工作效率大大降低、处理成本增加。污水处理厂目前存在的主要问题有很多， 包括污水质量达不到人们预期的效果

2、，同时污水处理成本高。因此，污水处理厂 要想长久的发展下去，必须要有节能降耗的意识，同时引进新设备，新技术，从 而提高污水处理质量，降低能源损耗。1.2能耗分析污水处理的能耗主要有两方面：一、污水处理质量提升。污水处理的过程中 要想使处理效率以及处理质量都达到更高的水平，必须加大对电能的消耗。目前， 污水处理厂选用的多余大功率水泵，而实际水量要小得多，从而使得水泵的处理 效率降低，然而水泵工作消耗的电能并没有减少。二、曝气溶氧量较高。污水处 理过程中，好氧段的溶氧量浓度有一定的限度，当溶氧量过高时，污水中有机物 分解速度会加快，从而微生物缺少必须的食物，进而增加污水处理的能耗。2污水处理存在的

3、问题2.1设备设计使用不合理污水处理的核心装置是提升泵，污水处理质量的高低与提升泵的提升高度有 关。污水处理中的能源消耗大部分是为了供应提升泵使用。因此可以通过控制出 水高度从而达到提升泵节能降耗的目的。现阶段污水处理厂使用的提升泵的出水 高度不符合要求，造成大量的能源损耗。此外，在污水处理中，隔栅能够过滤污 水中大颗粒的物体，防止其他设备堵塞，但实际使用的隔栅的空隙较大，起不到 完全隔离大颗粒的作用，导致经过处理后的污水中仍然有大颗粒物质。同时沉砂 池设置不合理，导致其不能够更好的过滤污水中的小颗粒物质。这些都是设备设 计使用不合理造成的能源损耗增大的原因。2.2缺乏专业操作人员和监管人员污

4、水处理是关乎民生的重要项目，是环境保护的重要举措。在污水厂实际的 工作中，污水处理厂缺少专业的设备操作人员，对于设备的运行原理以及设备的 操作流程都没有详细的了解，必然造成能源不必要的浪费，处理质量不佳。严重 时会导致污水没经过处理便排放到环境中，对人们的生活产生影响。同时，在污 水处理厂工作的过程中，存在缺少污水处理节能降耗的相关规章制度。导致对污 水处理监督管理力度严重不足，污水处理厂偷工减料不按实际操作，既增加了污 水处理的能耗又使污水处理质量不达标。3光伏-污水厂的优点及不足不同工艺、不同规模的传统污水厂的能耗情况如表1所示。可以看出，传统 污水厂的单位污水处理能耗偏高，运行中消耗大量

5、电能，使得电费在污水厂运营 费用中占比较大，不利于控制运营成本，也与绿色节能的环保理念相违背。这种 情况在小规模污水厂中更加突出。表1污水厂电耗统计 kWh/t为改善上述情况，部分新建污水厂引入了分布式光伏发电技术。这种光伏-污 水厂利用厂区厂房屋面和污水池上方的空间装设太阳能电池板，白天运行时可利 用光伏发电来提供电力抵消部分市电消耗，从而达到节能的目的。同时，水厂也 可以根据国家政策获得光伏发电补贴，通过额外收益来增加污水厂的运营盈利。 光伏-污水厂的供电系统架构如图1所示。图1光伏-污水厂供电系统架构图但是，单纯的光伏-污水厂也存在2个问题：（1）受气象与季节变化的影响， 光伏发电系统的

6、出力不稳定，这增加了污水厂供配电系统的电源管理难度，对污 水厂供配电系统的平稳运行构成一定的压力；（2）污水厂为连续工作制，而光 伏发电系统只能在白天的有效光照时间内工作，夜间不能为污水厂设备供电，无 法实现全天持续的节能。4光伏-储能-污水厂的优势为了弥补光伏-污水厂存在的不足，本文认为可以引入新兴的锂电池储能系统， 构成光伏-储能-污水厂。其供电系统架构如图2所示。图2光伏-储能-污水厂供电系统架构图图2中的系统在光伏发电的基础上增加了储能环节，光伏发电设备不再直接 为污水厂供电，而是将发出的电能充入储能电池，由储能系统为污水厂供电。储 能系统由锂电池、储能变流器（PCS）、电池管理系统（

7、BMS）以及监控主机等组 成。PCS可以衔接市电与光伏发电设备，能够根据污水厂的发电、用电情况选择 厂区的供配电方式，如市电+电池供电、电池单独供电、市电单独供电+为电池充 电等。BMS负责监控储能电池的工况（包括电量、电压、温度、电流等），并据 此控制PCS对储能电池的充放电过程，从而确保储能系统的安全、高效运行。对 比其他电池，锂电池具有极佳的综合性能。表2中例举了目前一些主流电池的性 能参数。表2储能电池性能对比由表2可知，锂电池拥有能量密度高、寿命长、安全可靠、环境友好且成本 可控的优点，是一种理想的储能材料。锂电池因其高能量密度和安全的特点而便 于集成布置，节省占地且易于建设，很适合

8、污水厂使用。引入锂电池储能系统后，储能设备可以显著改善光伏发电系统的运行工况。 图2中光伏发电产生的电能先存入储能系统，此时储能电池相当于光伏发电系统 的蓄水调节池”。不同于以往的光伏系统，储能电池在电池管理系统的控制下可 以稳定地为污水厂供电，即便光伏发电系统出现出力波动，也不会对污水厂的供 电系统产生冲击和扰动，从而提高了污水厂供电系统的可靠性并减小了系统损耗。同时，加入储能系统后，污水厂便可以采用“移谷削峰的运行方式，充分利 用电网用电低谷时的网上余电来降低运行成本。以北京市2018年8月的峰谷电 价为例，数据见表3。表3北京市分时电价设置储能系统后，污水厂可以利用储能电池在光伏系统无法

9、发电的夜间用电 低谷时段存储电网的低价电能。当白天光伏系统无法工作时，储能系统可以利用 事先存储的低价电能供给用电设备，维持高电价时段污水厂的正常运行，从而利 用电网的电价差额来节省运行费用。通常光伏系统发电的有效光照时段为 9:0015:00，当光伏系统停运时，对比平时和谷时电价，每1kWh可节约电费 0.3004元(参考大工业用电)，降费比例约45%。污水厂的用电性质通常为大工 业用电，采用光伏-储能-污水处理模式的电费节省情况见表4。表4光伏-储能系统的降费效果可见，储能系统的引入可以显著改善光伏发电系统的运行效果，提升污水厂 的节能降费能力。同时，夜间的电网剩余电能也得到了更充分的利用，减少了电 能的浪费，实现了综合性的节能。结束语由于技术原因，传统的污水厂存在运行能耗偏高的问题。随着社会愈加重视 环境保护，国家对污水的处理深度和出水水质有了更高的要求，使得传统污水厂 的高能耗问题更加突出。因此，新建的污水厂加大了在节能方面的投入，引入了 光伏发电技术。参考文献房镇,傅洪波,丁良才.分布式光伏发电系统在污水处理厂的应用J.节能与环保,2019(09):86-87.张泳.并网光伏发电技术在地下污水厂的应用J.智能建筑电气技 术,2019