電力技術(shù)在水利工程中的應用分析

摘要：水利工程在我國經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的作用。水利工程在施工的過程中面臨的環(huán)境較為復雜，需要保障水利工程在施工過程中的電力保障。為此本文首先分析了水利工程中的發(fā)電技術(shù)和供電技術(shù)，并對電力技術(shù)在水利工程中的應用情況進行了分析。

關(guān)鍵詞：電力技術(shù);水利工程;應用

水利工程涉及到的技術(shù)方面較廣，不僅包括建設(shè)施工技術(shù)、水利控制技術(shù)，電力技術(shù)在水利工程中也具有較廣的應用，涉及到水利工程施工的全過程中。本文主要從自動化控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)、供電技術(shù)、發(fā)電技術(shù)等內(nèi)容，其中對于發(fā)電技術(shù)，本文主要考慮到水利工程的施工環(huán)境和施工條件，介紹了風光互補發(fā)電技術(shù)，可以為水利工程提供較為可靠的電力供應保障。

1 電力技術(shù)概述

1.1 自動化控制技術(shù)

自動化控制技術(shù)是隨著科技進步和工業(yè)生產(chǎn)需要而逐漸發(fā)展起來的先進技術(shù)，自動化控制技術(shù)未來的發(fā)展趨勢是和其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，將自動化控制技術(shù)應用在其他行業(yè)中。隨著自動化控制技術(shù)的發(fā)展進步，智能化控制技術(shù)逐漸在多個行業(yè)中得到了應用[1]。此外，自動化控制技術(shù)和水利工程技術(shù)兩者之間也存在一定的相似性，將兩者進行結(jié)合可以使水利工程施工技術(shù)變得更加智能化。智能化符合未來水利工程施工技術(shù)的發(fā)展方向，自動化只是智能化概念的一部分，智能化不僅包括自動化，還包括感知、分析、思考、判斷、決策者等與智能化相關(guān)的技術(shù)。

1.2 發(fā)電技術(shù)

水利工程在施工過程中需要大量的電力供應，但水利工程的施工環(huán)境一般較為偏遠，如在偏遠的山區(qū)或者通電困難較大的地區(qū)，則需要就地進行發(fā)電，以滿足施工過程中的電力需求。近年來，隨著可再生能源發(fā)電及控制利用技術(shù)的提高，尤其是風電和光伏兩種技術(shù)較為成熟的發(fā)電技術(shù)，目前已經(jīng)在我國的電力領(lǐng)域中得到了廣泛的采用，具有較強代表性的為微電網(wǎng)技術(shù)。在水利工程施工區(qū)域中，可以利用風光互補發(fā)電技術(shù)，構(gòu)建微電網(wǎng)系統(tǒng)，保證施工過程中的電力需求。

1.3 供電技術(shù)

如果水利工程施工的地區(qū)具有較好的供電環(huán)境和供電條件，可以通過設(shè)立一定的施工專用變壓器，直接并入大電網(wǎng)為水利工程施工進行供電，但應做到不會造成上級變壓器重載或過載。若不滿足施工專用變壓器直接接入的條件，可以通過架設(shè)一定的供電線路的方式，為水利工程施工進行供電[2]。對于變壓器容量的選擇方面，需要考慮到該工程具體的負荷大小情況，合理選擇合適容量的變壓器和線路線徑。施工完成之后，需要拆除該施工臨時變壓器，以降低對大電網(wǎng)的影響。

2 水利工程中的電力技術(shù)

2.1 機電一體化技術(shù)

電氣控制技術(shù)在機械工程領(lǐng)域中的應用較為廣泛，近年來的機電一體化技術(shù)的在多個行業(yè)中都具有應用。水利工程在施工的過程中，需要采用較多的先進的機電一體化設(shè)備，以提高施工的效率和施工的質(zhì)量。機電一體化產(chǎn)品可以分為控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)等部分，在機電執(zhí)行機構(gòu)中，主要包括驅(qū)動元件和機電執(zhí)行機構(gòu)等兩部分，控制系統(tǒng)主要是根據(jù)傳感器接收到的信號，傳輸?shù)叫畔⑻幚砑翱刂葡到y(tǒng)中，經(jīng)過控制系統(tǒng)中的算法進行控制運算，得出合適的機電生產(chǎn)控制策略和控制方案。

在機電一體化技術(shù)中，信息處理及控制系統(tǒng)需要依靠傳感器子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息來源，傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。在機電一體化生產(chǎn)中，對機電生產(chǎn)過程采用最優(yōu)化控制算法，可以提高智能制造的生產(chǎn)水平。在最優(yōu)化控制系統(tǒng)中關(guān)鍵在于對控制算法的選取，在最優(yōu)化控制算法中，首先可以利用自動控制原理中的能控性矩陣和能觀性矩陣，對機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)進行建模，可以得到狀態(tài)空間方程。

2.2 機電一體化的控制方式

機電一體化中所采用的機電生產(chǎn)控制算法的控制模式主要有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)等，對于采用開環(huán)方式的控制系統(tǒng)，輸出量的信息難以反映到輸入中，即輸入量不能根據(jù)輸出量的情況進行調(diào)節(jié)，故該種控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)較差。在機電一體化中，若采用開環(huán)控制方式，則按照機電產(chǎn)品的功能分解為機電控制子系統(tǒng)和機電執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)等，并且機電執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)完全根據(jù)控制系統(tǒng)的控制指令來進行機電生產(chǎn)的實際控制，在對機電控制性能要求不高的情況下可以采用開環(huán)控制方式[3]。若對產(chǎn)品的控制性能要求較高，則可以采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。采用那種控制方式，需要根據(jù)水利工程的施工特點和施工需求，選擇合適的機電一體化設(shè)備，保證施工能夠順利進行。

2.3 風光互補發(fā)電技術(shù)

水利工程所處的環(huán)境較為偏遠，采用風電和光伏發(fā)電技術(shù)具有較好的條件，可為水利工程施工提高可靠的電力保障。風電一般在晚上出力較大，夜間風電大發(fā)，白天出力較小，與光伏出力相反，兩者之間存在互補性。光伏發(fā)電的特性與太陽光照強度具有明顯的關(guān)系。在有條件的水利工程施工地區(qū)，采用風光互補發(fā)電技術(shù)，可以以較為經(jīng)濟的方式提供清潔的電力供應。在風光互補發(fā)電控制系統(tǒng)中，需要配置一定的蓄電池，保證當風電或光伏度出力較小時，能夠通過蓄電池的放電保證正常的電力供應，風光儲聯(lián)合控制系統(tǒng)是目前應用技術(shù)較為成熟的發(fā)電技術(shù)，也已經(jīng)有較多的實際工程應用。

3 電力技術(shù)在水利工程中的應用

3.1 機電控制系統(tǒng)的應用

在水利工程施工的過程中，涉及到較多的機電一體化設(shè)備，以提高水利工程的施工效率。在機電一體化設(shè)備的控制系統(tǒng)中，采用了大量的控制算法和控制程序。機電控制系統(tǒng)應該具有較好的控制性能，能夠滿足水利工程的施工需要，控制響應應能夠做到及時、迅速并準確執(zhí)行相關(guān)的控制指令。

3.2 風光互補供電技術(shù)

若水利工程建設(shè)地區(qū)的風力發(fā)電資源較為豐富，則可以在該地區(qū)建設(shè)具有一定裝機規(guī)模的風電發(fā)電機組。考慮到風電發(fā)電一般在晚上，為了保證白天水利工程的施工效率和電力需求，同時保證整個發(fā)電控制系統(tǒng)的功率穩(wěn)定，可以配套建設(shè)一定的光伏發(fā)電控制系統(tǒng)，以達到平滑全天候的發(fā)電功率曲線，保證發(fā)電控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。對于風電和光伏的裝機容量的確定，可以通過預測出該水利工程施工中的負荷需求大小，并考慮風電和光伏發(fā)電出力系數(shù)，進行綜合考慮確定，保證功率能夠達到平滑，滿足施工的電力需求。

3.3 電力自動化化施工技術(shù)

隨著科技的進步，水利工程施工技術(shù)的自動化水平也同步得到了一定的提高，智能化技術(shù)和水利工程施工技術(shù)相結(jié)合，相互促進，從而進一步提高水利工程施工的技術(shù)水平和自動化程度，實現(xiàn)智能化逐漸成為水利工程施工技術(shù)所追求的目標。現(xiàn)代化的水利工程施工技術(shù)對人的思維的模擬程度較高，可以將人的行為或者思維轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息進行處理，并通過計算機控制程序進行合理有效的控制。隨著自動化控制技術(shù)和水利工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，在前沿技術(shù)井噴的時代背景下，水利工程施工技術(shù)正迎來大變革、大發(fā)展的機遇期。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，未來自動化控制技術(shù)在水利工程施工技術(shù)中的滲透率也將不斷提高，同時兩種技術(shù)間相互促進，共同提高各自領(lǐng)域中的技術(shù)水平，使自動化和水利工程施工技術(shù)不斷向前發(fā)展。

4 結(jié)論

可靠的電力供應在工程建設(shè)領(lǐng)域中較為關(guān)鍵，能夠影響工程項目的施工能否順利進行。在水利工程中，應該多采用現(xiàn)代化的電力自動化控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)和供電系統(tǒng)技術(shù)，以保證水利工程的施工自動化水平和施工質(zhì)量，提高水利工程的整體效益。

參考文獻：

[1]徐文博.關(guān)于風光互補發(fā)電系統(tǒng)在水利工程中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2015（16）：194.

[2]朱松輝.水利水電工程施工技術(shù)若干問題的思考[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（15）：101103.

[3]曹博，陳起俊，孫帥.風光發(fā)電技術(shù)在建筑應用中的實例分析[J].山東建筑大學學報，2011，26（1）：3335.

作者簡介：胡彥明（1977），男，漢族，河北石家莊人，本科，工程師，目前從事水電電網(wǎng)工程工作。