风光互补发电系统分析与应用.pdf

风光互补发电系统分析与应用 摘要：概述了新能源的发展现状，指出风光互补发电 系统是目前最合理的独立电源系统，研究了风光互补发电系 统的组成及运行模式， 探讨了其优势， 存在问题及解决办法， 分析了系统的效益，正是由于互补系统的环保、无污染、免 维护、安装使用方便等特点决定了其应用的广泛性。 关键词：风光互补 存在问题 措施 效益 前景 在西方工业化进程的 100 多年中，已经消耗了全球资源 量的 60 ％左右。中国现在能源消费将近 70 ％依靠煤，这给 我国带来很大压力。近年来我国积极调整能源结构，大力发 展可再生能源， 尤其是太阳能和风能。 2007 年底我国太阳能 热水器总集热面积为 13000 万平方米， 年生产能力超过 1500 万平方米。太阳能电池产量达 1088 兆千瓦，超过欧盟和日 本，成为当今世界太阳能电池第一大国。 同时与 2010 年底， 中国全年风力发电新增装机达 1600 万千瓦，累计装机容量 达到 4182.7 万千瓦， 跃居世界第一。 虽然中国跃升最大太阳 能、风电装机国，但效率，效益仍较低。而风光互补发电系 统充分利用可再生能源的互补性，节能环保，高效可靠，是 目前最合理的独立电源系统。 1.风光互补发电系统概述 1.1 风能和太阳能的互补性 风能和太阳能都具有能量密度低、稳定性差的弱点，同 时还受地理分布、季节变化、昼夜交替等因素影响。白天光 强度大时风较小，晚上太阳光很弱风较大。但由于地表温差 变化大而风能加强。我国属季风气候区，一般冬季太阳辐射 强度小风大，夏季太阳辐射强度大风小，故太阳能与风能在 时间上和地域上较强的互补性。风光互补发电系统正是利用 这种互补性实现连续、稳定、可靠的发电。 1.2 风光互补发电系统构成及运行模式 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。 风力发电部分利用风力机将风能转换为机械能，借助风 力发电机将其转换为电能，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。 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。 1.3 风光互补发电系统发展现状 我国风光互补发电应用项目还比较少，主要集中在青藏 高原、内蒙古等偏远地区，采用独立式发电。目前主要有西 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。在日常生活中已经开始尝试大规模 推广，南京市在首届绿博会上，推出了采用风光互补发电系 统的绿色住宅项目。 2. 风光互补发电系统的优势、存在问题及解决措施 2.1 风光互补发电系统的优势 风光互补系统关键的控制部分能根据日照强度、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。在发电量充足时把一部分电量供给负载，另一部分电能 则存入蓄电池组中，当发电量不足时。由蓄电池组提供部