【《风光互补发电系统原理概述》3200字】

共=NUM页风光互补发电系统原理概述风光互补发电系统是建立在两种新能源发电模式互相补充，能达到不间断发电这个基础上研究并开发出来的。其好处在于风光互补发电系统不仅能够不间断的连续发电，而且还拥有并网以及离网两种模式的发电方式，且太阳能、风能资源丰富的地区可以利用这种发电模式完成独立供给，减少煤耗，减轻环境污染压力，同时也避免了为发电系统做排污这一部分复杂的降低污染的工作。但是风光互补发电系统在工作的过程中所受环境的影响也比较大，太阳能、风能均属于自然资源，对于常年阴雨天气连续时间长的地区，风光互补发电系统根本无法发挥作用，且连续阴雨天气时，风光互补发电系统所产生的磨损极大，所以对于此类地区，并不建议使用此套系统进行供电工作。风光互补发电系统是由风力发电系统和太阳能光伏发电系统组成。风光互补发电系统秉承着再风光互补发电系统开始工作时，风力发电系统通过风力带动风力发电机旋转，产生直流电流的工作原理。太阳能光伏发电系统在接受阳光照射后，光伏电池内部P-N结工作产生直流电流，通过系统向外传输电流。两种电流通过控制器集中后一部分储存到蓄电池中，以防止两种发电系统不工作时无法保持发出电流，另一部分直流电流经由逆变器转换为交变电流后送入电网，并传送至各个用电负载。整个风光互补发电系统一共分为四个部分，分别是风力发呆呢系统、光伏发电系统、蓄电池、逆变器。1.1风力发电部分风力发电机是目前世界上利用清洁能源发电的主要技术机械之一，对其工作过程的最简单明了描述就是荷兰的风车机械结构。在进行风力发电机结构设计之前，首先要确定风力发电机的机型，不同的风力发电机有着不同的工作原理，同时不同的风力发电机优势也是不同的。市场上风力发电机主要由以下三个机型，分别是异步风力发电机、双馈异步风力发电机以及直驱式交流永磁同步发电机。风力发电机是风力发电部分的载体，其工作过程风能转换为机械能、机械能转换为电能的两种能量转换的过程。风力发电机的主要结构如图1所示，组成结构有旋转叶片、齿轮箱、制动闸、配电装置和管理系统、旋转毂和叶片校正装置、风力风向传感系统、发电机、机厢、电力供应系统、塔架和基座等组成。图SEQ图\*ARABIC1风力发电机结构示意图风力发电机在工作过程中，风力风向传感系统在来风时输出风向传输信号，致使叶片校正装置带动风力发电机调整方向，使风力发电机的叶片正对来风方向，保证风力发电机叶片最大面积对风，获得更多的风能。风吹向旋转的叶片并驱动它们旋转。叶片的旋转产生机械能，驱动发电机旋转。在发电机转动的过程中，机械能转化为电能发电。最后送至蓄电池设备储电。1.2光伏发电部分太阳能光伏发电利用太阳能进行发电，整个发电系统中的核心部件是太阳能电池，利用太阳的光辐射进行发电。太阳能光伏发电是一种清洁能源，且应用广泛，可以满足不同大小功率的使用。太阳能电池板类型众多，且可以多块组合以达到不同功率要求，组合的方式包括串联和并联，最终形成光伏阵列，将太阳能转换成电能，输出目标电压以及电流。独立的太阳能光伏发电系统的重要组成部分包括太阳能电池方阵、蓄电池、控制器、DC/AC逆变器以及用电负载构成，但是在风光互补发电系统中，光伏发电部分的核心部件就是太阳能电池方阵。太阳能电池方阵是由多块太阳能电池通过串、并联的方式组合构成的。太阳能电池是使太阳能转换成电能的核心组件，市面上拥有很多种类的太阳能电池。目前太阳能电池种类的大致划分包括单晶硅、多晶硅等晶体硅电池，非晶体硅电池，非硅电池等。太阳能电池的发电基础是其内部存在的半导体P-N结结构，在开始进行发电的过程中，太阳光照射太阳能电池板，太阳能电池在吸收足够能量的光子后，半导体内部产生电子-空穴对，这种物子被称为“光生载流子”，产生的电子带负电，空穴带正电。两者电性不同，会被半导体P-N结所产生的静电场分离，电子与空穴分别聚集到半导体P-N结的正负极上，于是便在电路中产生了电流，最终获得了电能。太阳能电池的基本结构如图2所示。图SEQ图\*ARABIC2太阳能电池结构示意图P-N结具有反向击穿性、单向导电性、伏安特性以及电容特性四个方面。反向击穿性是指给P-N结加以反向电压时，中间的电厂会增强，整个P-N结的电荷区会变宽。当反向电压增加到一定程度后，会导致反向电流突然增加，但外电依旧保持原本的电压值，当外电路无法限制电流时，超值的反向电流会将P-N结烧毁，反向电流突然增大时所产生的电压成为击穿电压，击穿电压也分为雪崩击穿、齐纳击穿、热电击穿三类。单向导电性是指当给P-N结加以正电压时电路为通路，当给P-N结加以反向电压时就会截至电路。其具体原因是当P-N结加以电压的时候内部会产生一部分漂移电流，当通以正向电压时，扩散电流远大于漂移电流，所以电流的运动遭受阻碍降低，保证通路。而给P-N结加以反向电压时，扩散电流大大减少，漂移电流在内电场的作用下强于扩散电流，所以就会造成闭路现象。将以上现象成为单向导电性。1.3蓄电池风光互补发电系统在产生电能后统一集中到蓄电池中进行存储，然后进行供电，所以蓄电池也是整个系统中极为重要的一个环节。蓄电池种类众多，而目前在中国广泛应用的几种蓄电池包括高能镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌电池、免维护铅酸电池、铅布电池、锂离子电池、锂聚合物电池等新型二次电池，这些电池在中国备受用户欢迎。当然，随着国家对于绿色生态发展的要求出现，新能源铅酸蓄电池也逐渐的变得受欢迎。铅酸蓄电池更多应用于新能源发电项目，例如风能、光能发电系统就多用铅酸蓄电池作为系统中的储能部分。图SEQ图\*ARABIC3铅蓄电池结构示意图铅酸蓄电池是化学电池，蓄能过程涉及化学反应。蓄电池的结构如图3所示：蓄电池利用填满海绵状铅的铅板作为负极，将填满二氧化铅的铅板作为正极，利用稀硫酸作为电解质传播电能。当蓄电池处于直流电充电状态时，正负两极分别生成铅和二氧化铅，停止充电时，两种生成物又恢复到原来的状态，这就形成了化学电池。铅蓄电池处于放电状态时，金属铅发生氧化反应，被氧化成硫化铅状态，而二氧化铅作为正极，发生还原反应，生成硫酸铅，这样的反应会生成电流，为负载充电。铅酸蓄电池分为三类，分别为普通蓄电池、干荷蓄电池以及免维护蓄电池。普通铅酸蓄电池石油铅和铅的氧化物构成的极板，电解液为硫酸水溶液。普通铅酸蓄电池的优点是电压稳定，价格便宜；缺点是比能低，使用寿命短日常维护频繁等。干荷蓄电池又叫做干式荷电铅酸蓄电池，该电池具有储电能力高的特点，在完全干燥的情况下，能够完整保存得到的电量长达两年。免维护蓄电池优势在于其结构，且其电解液消耗量少，在其使用寿命内没有补充蒸馏水的必要。其特点是耐高温、耐震、体积小等特点，使用寿命是普通铅酸蓄电池的两倍。1.4逆变器逆变器是将风光互补发电系统与用户负载连接在一起的中介。其工作原理是通过控制电路进而控制整个电路的运行。逆变器应用广泛，生活领域常见的家用电器，在接入电路时逆变器通过改变电压将电器与电路相连，使电器能够正常运行。因为逆变器在工作过程中会消耗一部分功率，所以逆变器的转换效率成为评判逆变器好坏的标准。与家用电器不同的是，大型发电厂所使用的逆变器功率要更高一些，匹配电厂整个工作系统的电压以及输电线路要求的电压。电厂对于逆变器效率的要求很高，小功率的发电设备对等的逆变器效率在80%以上，而兆瓦级别的发电设备逆变器的效率要高达90%左右。逆变器的作用包括断路、过压、过流、过热以及防蓄电池过放电的保护作用。逆变器种类众多，分类标准也不同。按照源流的性质，可以将逆变器分为有源逆变器和无源逆变器，区别在于输电过程中是否