风光互补发电系统现状及发展状况风光互补发电系统现状及发展状况.doc

风光互补发电系统现状及发展状况 高洁琼 (山西大学 山西·太原 030013) 摘要:本文介绍了风光互补发电系统的结构、、、风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。风光互补发电比单独风力发电或光伏发电有以下优点： 利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性； 在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量；通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。 太阳能和风能虽然存在上述一些优点，但是也有不足之处：?? (1)能量密度低?? 太阳能和风能相对于火电、水电、核电等传统能源，其能量密度偏低，对于太阳能发电需要足够的受热面积，而风力发电机如果要提高输出功率，则必须要增加风轮的尺寸和整个风场的规模，才能达到我们所需要的电量，这都需要占用大面积土地资源。?? (2)间歇性、不稳定性和不可控性?? 传统能源我们可以根据需求来调节供应，而太阳能只有在晴天和白天时才能，风机只有在风力达到要求时才能发电，且根据风速的大小风机输出的电量也随时都在变化，太阳能和风能的这种间性和不稳定性直接导致了不可控性，所以要有效利用太阳能和风能，储能是必不可少的。?? 由于这些不利的因素，太阳能或风能单独的经济可靠地使用就遇到许多技术问题。随着科学技术的发展，将太阳能和风能综合利用，组成一个互补系统成为一种实用的方式，使得我们可以更加稳定可靠经济合理地使用这无穷无尽的风光资源。 2.风光互补发电系统的发展过程及现状 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量，主要用于系统功率设计。 据国内有关资料报道，目前运行的风光互补发电系统有：西藏纳曲乡离格村风光互补发电站、用于气象站的风能太阳能混合发电站、太阳能风能无线电话离转台电源系统、内蒙微型风光互补发电系统等。 3.风光互补发电系统的应用前景 3.1偏远农村的生活生产用电 中国目前的农村人口数目众多。但偏远农村若靠电网供电，则需架设很长的输电线路，其经济性很差．很不现实。而在这些地方其风能和太阳能蕴藏量十分丰富。若采用太阳能，风能这些可再生能源进行发电。则可基本满足偏远农村的生活及照明用电。利用风光互补发电系统可以有效的解决用电问题。 3.2路灯照明系统 风光互补路灯不需要输电线路。不消耗电网电能，一次性投入与常规路灯大体相当的建设经费后即可一劳永逸地利用取之不尽用之不竭的风能与太阳能提供稳定可靠的能源。与单纯由太阳能供电的路灯相比。风光互补路灯也有着显著优点：(1)风能的充分利用不单大大提高了能量转换率。还显著降低了太阳能系统设备的成本。使其在长期阴雨天气下仍能持续工作，提高了供电系统