风光互补发电系统分析与应用.doc

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。由蓄电池组提供部分负载所需电能，从而延长了蓄电池组的寿命，保证了系统的稳定性与可靠性。而且通过合理的设计与匹配，可以设计较低的光电阵列容量和蓄电池容量同时在不配备其他电源的情况下可以基本上保障用户电力供应，使整个系统的成本下降，获得较好的社会效益和经济效益。 2.2风光互补发电系统存在问题及措施 2.2.1蓄电池的使用寿命是较为关键的问题，若运行状况和条件不利。则会使蓄电池的寿命大大降低。要延长蓄电池的寿命，可采取如下措施： (1)采用连续浮充方式。蓄电池组的运行方式主要有三种：循环充放电制、定期浮充制和连续浮充制。其中连续浮充方式的电池组使用寿命最高，可达循环充放电制的2到3倍。 (2) 采用先进的充电控制系统。由于蓄电池充电过程为非线性的可采用智能控制方法来控制其充电过程。同时利用飞轮储能可以有效地补偿由于风速、光照变化以及负荷变化所引起的母线电压波动，提高系统的稳定性，降低由此而引起的蓄电池的充放电次数。 2.2.2风光互补发电系统与单一风力发电或光伏发电相比，存在着两种类型的发电单元，系统设计复杂，对系统的控制和管理要求较高。风光互补系统受气象条件影响仍比较大。所以要充分调研安装地区的光能和风能资源及当地负荷情况，或以风能为主，光伏发电为辅，或以光伏为主，风力发电为辅。选择最佳的容量配比，使综合造价和投资最小。 2.2.3目前，推广风光互补发电系统的最大障碍是小型风力发电机的可靠性问题。在自然条件下，由于风速和风向的变化太复杂，而且自然环境恶劣，小型风力发电机的动态支撑部件不可避免的会引进振动和活动部件的损坏，从而使机组损坏。 3.结论 风光互补发电系统资源配置合理，技术方案合理，性能价格合理。正是这种合理性保证了风光互补发电系统的高可靠惟和优越性。风光互补发电系统推动了我国节能环保事业的发展，促进资源节约型和环境友好型社会的建设。相信随着材料成本的下降和技术的进一步成熟，