浅谈高速公路风光互补系统
浅析风光互补发电系统.
1 引言能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础，在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。
但是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。
近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。
风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统[1]，具有较好的应用前景。
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。
其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作开发了hybrid2应用软件[2]。
hybrid2本身是一个很出色的软件，它对一个风光互补系统进行非常精确的模拟运行，根据输入的互补发电系统结构、负载特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得一年8760小时的模拟运行结果。
但是h ybrid2只是一个功能强大的仿真软件，本身不具备优化设计的功能，并且价格昂贵，需要的专业性较强。
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。
风光互补发电系统简述
风光互补发电系统摘要：风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统。
本文通过对风光互补发电系统的动力来源-风能和太阳能资源的初步调研，分析了风光互补发电系统的优势，并总结了国外风光互补发电系统的研究现状，对其基本的工作原理进行了阐述。
最后对举例说明了风光互补发电系统的应用前景。
关键词：风光互补，现状，工作原理，应用前景1.引言能源是人类社会发展和进步的物质基础，人类社会的发展和进步离不开优质能源的开发利用和先进的能源技术的不断革新。
煤和石油等矿物能源的开发和利用推动了近代工业革命的发展，极改变了人类的生活方式。
由于煤、石油、天热气等常规能源的储量是有限的，据估计，地球上煤炭最多可用300年，石油最多可维持40多年，天然气还可以维持50多年，不断爆发的能源危机严重阻碍了人类社会的发展进步。
为了缓解不断加重的能源危机，世界各国相继加大了对可再生能源的研究。
可再生能源是指除常规能源外的包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等能源资源。
为了降低能耗和解决日益突出的环境问题，全球都投入到了可再生发展能源的热潮之中，全球可再生能源发展取得了明显成效。
主要表现在：成本持续下降，市场份额不断扩大，其定位也开始由补充能源向替代常规能源的方向转化。
近10年来，全球风力发电市场保持了28％的年均增长速度，太阳能光伏发电的年均增长速度超过30％[1]。
进入新世纪以来，中国的可再生能源利用步入了快速发展的轨道，特别是自2006年可再生能源法实施以来，中国可再生能源已经进入快速发展时期。
2009年中国可再生能源在一次性能源消费结构中所占的比例已从2008年的8％提升至9％。
根据中国国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》，预计到2011年，新能源在能源结构中的占到的比重达到2％(含水电为l％)，新能源发电容量占总电力装机容量的比重将会达到5％(含水电为25％)。
其中风电装机容量将会达到3500万千瓦(陆地风电3000万千瓦，海上风电500万千瓦)，太阳能发电装机容量达到200万千瓦[2]。
风光互补发电系统简介
风光互补发电系统简介风力发电机的低风速启动、低风速发电、抗腐蚀、抗台风：<BR>作为路灯应用型风力发电机不仅要保障安全性、美观性及实用性，还需解决其在2.0米/秒的风速下能开始转动，在2.5米/秒的风速下开始充电。
此外，应用在沿海地区，要能抗最大14级强台风因此必须有机械制动+电磁制动的双保险制动系统。
在选材上为了防止在沿海地区空气的腐蚀，风力发电机的各个部件必须是防腐蚀材料加工而成。
2、控制系统的智能控制（光控、时控、过充、过放、过载、欠压、保护等）：作为路灯控制系统，不仅要实现光效控制还需要配以时间控制，从而达到智能自动控制的目的，在充放电期间不仅要实现防止过度的充电、放电，还需要实现过度的放电等功能。
此外，控制系统核心的一块低电压升压充电系统，在风力发电和太阳能发电所发出的电电压小于24V大于15V的情况下，对这部分电能进行升压到24V以上，这样就能对其进行充分利用。
3、支撑系统的承载、抗台风、造型设计：普通路灯的灯杆顶端无承载需求，但作为风光互补路灯不仅有50kg的风力发电机组的重量和太阳能电池组的重量，还要考虑在台风到来的情况下的一个抗挠度的需要，风机在大风下高速旋转的过程中是一个整体受力面，因此综合上述因素灯杆的强度和截面造型必须考虑以上安全性的因素。
4、储能系统的启动瞬间电压及充放容量的选择：应用于风光互补路灯的储能电池，需要不停的充放，因此，在对电池做选择时主要还是选择瞬时启动电压低和负载功率较匹配的能多次反复充放的浮点电压在20—28V间的免维护胶体蓄电池。
5、太阳能功率匹配性及转化率匹配性选择：风光互补路灯所采用的光伏组件因应用地光照资源的条件限制，在选择及配比功率上要考虑经济性的因素，无论单晶硅、多晶硅或者非晶硅材质的太阳能电池组件，在满足其转化率在12%—17%的按要求因地制宜的选择。
选择安装时还需要据安装地所处纬度的不同设定不同向阳倾角。
6、低压照明灯具的整合与匹配性：风光互补路灯的照明灯具，在选择上以低压24V灯具为主，如节能灯、无极灯、LED灯、金卤灯等，这些灯具的不同组合的亮度可以达到普通高压灯具照明的效果，灯具的照度、高度等一系列参数需要符合路灯的标准，灯具功率大小不仅需要和风力发电设备及太阳能发电设备的发电功率匹配，还要和使用地的风资源及太阳能资源相匹配。
风光互补道路监控-供电系统
风光互补道路监控-供电系统简介风光互补道路监控-供电系统是一种利用风能和太阳能实现道路监控系统的供电方式。
传统的道路监控系统通常采用电网供电或者是蓄电池供电，这种方式存在着供电不稳定、环境污染和能源浪费等问题。
而风光互补道路监控-供电系统则能够充分利用当地的风能和太阳能，以保证监控系统的连续、稳定运行。
本文将对风光互补道路监控-供电系统的工作原理、优势、应用等方面进行介绍。
工作原理风能和太阳能都是取之不尽、用之不竭的可再生能源。
风光互补道路监控-供电系统通过设置风力发电机和太阳能电池板等设备，利用风能和太阳能将光能转换为电能存储在电池组中，达到供给监控设备的目的。
当环境光线较弱或风力较小时，电池组能够及时地为监控设备提供电力，保证其正常工作。
当光照和风力的条件较好时，电池组的电力将得到充分的补充，保障监控系统不会因缺乏电力而中断运行。
由此可以看出，风光互补道路监控-供电系统具有强大的适应性和稳定性。
优势相较于传统的道路监控系统，风光互补道路监控-供电系统具有以下优势：环保风光互补道路监控-供电系统无需使用化石燃料等能源，使用电力时也不会产生任何有害气体、灰尘等污染物，对环境的污染更小。
节能风光互补道路监控-供电系统使用可再生能源，不仅避免了能源浪费，还降低了监控系统使用电力的成本。
高效风光互补道路监控-供电系统在保证稳定供电的同时，还采用了高效的电池组技术。
电池组可以将电力存储起来，以备用于监控系统需要额外电力的情况。
这不仅提高了系统的高效性，还延长了电池组的使用寿命。
便捷风光互补道路监控-供电系统的设备安装在道路侧边或道路中央，不占用过多的使用空间。
同时，系统的维护和日常管理也比较简单。
应用风光互补道路监控-供电系统已经在高速公路、市政道路和乡村公路等道路网络中得到广泛应用。
由于具有稳定、环保、节能的优势，风光互补道路监控-供电系统成为道路管理部门的首选。
在未来，风光互补道路监控-供电系统也有望在其他场合得到应用，例如城市绿化、物业管理等领域。
风光互补系统分析
风光互补系统分析摘要：风能、太阳能等可再生能源清洁，使用无污染，分布广泛，用之不竭，但也存在不稳定、易受到季节性影响而变化大、成本高等不足。
低成本、规模化利用风能、太阳能等可再生能源是解决能源危机和环境问题的有效手段之一。
风光互补系统是在风能开发和太阳能开发技术相对成熟后提出的一种综合运用技术，将为风能和太阳能的进一步开发奠定更坚实的基础。
本文简单分析风光互补系统的组成和工作原理。
关键词：风光互补系统；原理分析；组成风光互补系统概述随着经济的发展，我们对能源的依赖也越来越严重，而石油、煤炭等不可再生资源日益枯竭，为我们的能源危机敲响了警钟。
风能和太阳能是目前最为清洁的能源，而且可以说是取之不尽，用之不竭。
但是受气候、地域、季节影响较大，传统的利用方式是单个开发，而且也取得了一些成功。
太阳能和风能在给偏远地区供电方面有巨大优势，但是电能不稳定一直是致命打击，如果将风能和太阳能同时收集，在一方出现问题时另一方也可以继续供电，大大提高了保证力度，这也就是风光互补系统出现的原因。
这种构想虽然提出还没有多长时间，但是在一些方面已经可以应用了，尤其是在高速公路的机电工程中已经有一些成熟的案例。
为了给负载提供稳定的电源，必须借助蓄电池这个“中枢”才能给负载提供稳定的电源，由蓄电池、太阳能电池板、风力发电机以及控制器等构成的智能型风光互补发电系统能将风能和太阳能在时间上和地域上的互补性很好的衔接起来。
2、风电互补发电系统2.1太阳能光伏电池原理光伏组件是太阳能发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
光伏电池是直接将太阳能转换为电能的器件，其工作原理是：当太阳光辐射到光伏电池的表面时，光子会冲击光伏电池内部的价电子，当价电子获得大于禁带宽度Eg的能量，价电子就会冲出共价键的约束从价带激发到导带，产生大量非平衡状态的电子——空穴对。
风光互补供电在高速公路全程监控系统的应用探讨
随着我国高速公路里程的不断增加,高速公路机电项目的要求也是越来越高,全国很多高速公路都相继设置了全程监控系统。
在这些监视系统中,大都采用了比较传统的直埋电缆的供电方式来支持监视设备的运转。
但是这种方法存在不可避免的弊端:1)管线敷设工程量巨大,工程费用极高;2)随着管线的延伸,电网电压损耗严重,为此还得在公路沿线建设配电及变压系统,不仅增加了配电费用,而且由于野外供电无人值守,存在很大的安全隐患;3)电网的运营及维护费用高;4)由于高速公路机电设备安装的随机性,由管线供电存在很大的不方便。
本文介绍采用风光互补供电系统解决高速公路监控摄像机供电的方案,为高速公路的建设者和运营者提供极大的便利。
1.风光互补供电系统太阳能是地球上一切能源的来源,太阳照射着地球的每一片土地。
风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式,由于地球表面的不同形态(如沙土地面、植被地面和水面)对太阳光照的吸热系数不同,在地球表面形成温差,地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。
光电系统是利用光伏板的光电效应将太阳能转换成电能,然后对蓄电池充电,最后通过逆变器将直流电转变为交流电对用电负荷进行供电。
该系统的优点是资源条件好,系统供电可靠性高,运行维护成本低,缺点是系统造价高。
风电系统是利用小型风力发电机,将风能转换成电能,然后通过控制器对蓄电池充电,最后通过逆变器对用电负荷供电的一套系统。
该系统的优点是资源条件好,系统发电量较高,系统造价较低,运行维护成本低,缺点是小型风力发电机可靠性低。
2.风光互补供电的应用条件我国幅员广大,有着十分丰富的太阳能资源。
据估算,我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50x1018kJ,全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ/cm2a,中值为586kJ/cm2a。
从全国太阳年辐射总量的分布来看,2/3以上国土面积的年总日照量超过5000M J/㎡、年平均日照超过2,200小时,有开发利用太阳能的有利条件。
浅谈风光互补供电方式在高速公路外场视频监控系统中的应用
２ 电缆 被 盗 严 重 ． ２
风光互补供 电方 式有太阳能利用系 统和 风能利用系统 ，
实现两者之 间的互补， 保证整个系统供 电的稳定和可靠。
响， 建设成本较高； 同时在营运期 电费成本负担也不小 ， 后期 整个供电系统 能充分利用太阳能和风 能两种可再生能源并能
广肇高 速公路 由于开通时 间较 早， 当时条 件所限 ， 受 开 要， 必须在各互 通立交和特大型桥梁 处增 设外场视频监控系
统。
通 时没有 设置外场 视频监 控系统 ，后来 由于实际 营运 的需 能 环 保 政策 。
在进行方案决策时，我们对外场监控系统的供 电方式进 能耗， 不符合国家节 能环保政策要求。 行 了分析 论证 。外场视频监控 系统常用的供 电方式有两种 ： ２４ 易受 雷 电影 响 ．
太阳能利用系统 由太阳电池 组件构成 的太 阳电池板 、太
逆变器 、 蓄电池构成 。太 阳电池板在晴朗 传统的高速 公路外场视频监控系统一般采用 电缆供 电方 阳能充电控制装置 、
式，由于铜材价格较 高， 废铜回收价格也一直 高居 ， 导致高速 的 白天把太阳光能转换为电能， 给负载供电的同时， 也给蓄 电
施工简单便易， 不受距离远近 、 地形差异和跨线桥的影 响， （） ３符合 国家节能环保政策 风光互补供电方式一种新型 的绿色环保供电方 式，其 能
最 大 可达 ４６米／ 。西 江 面 和 陆 地 受 热 的差 异 引起 局 地 热 力 设备主部件使用寿命长 ， ． 秒 后期维护管理相对方便 。
浅谈风光互补供电方式在高速公路外场视频监控系统中的应用
口 尹 凯雄
（ 庆粤肇公路有限公 司 广 东 ・ 肇 肇庆 ５ ６ ０ ） ２ １９ 摘 要 ：结合风光互补供 电方式在广肇高速公路外场视频监控系统 中的应用情况， 分析 了传 统电缆供 电方 式的 不足、 风光互补供电方式的优势、 构成 ， 出了设置风光互补供电方式应用于高速公路 外场视频监控系统 时需关 提
风光互补系统
第二部分风光互补系统第二部分风光互补系统风能、太阳能都是无污染的、取之不尽用之不竭的可再生能源，“六五”、“七五”期间，小型风电和太阳光电系统在我国已得到初步应用。
这两种发电方式各有其优点，但风能、太阳能都是不稳定的,不连续的能源，用于无电网地区，需要配备相当大的储能设备，或者采取多能互补的办法，以保证基本稳定的供电。
我国属季风气候区，一般冬季风大，太阳辐射强度小；夏季风小，太阳辐射强度大，正好可以相互补充利用。
风—光互补联合发电系统有很多优点：（1）利用太阳能、风能的互补特性，可以获得比较稳定的总输出，提高系统供电的稳定性和可靠性；（2）在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量；（3）对混合发电系统进行合理的设计和匹配，可以基本上由风/光系统供电，很少启动备用电源如柴油发电机等，并可获得较好的社会经济效益。
所以综合开发利用风能、太阳能，发展风/光互补联合发电有着广阔的前景受到了很多国家的重视。
２．１风力资源２．１．１风的形成及其特性风是一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。
从太阳传到地球的能量中，大约有2%的能量转变成风能。
地球上全部风能估计约为2⨯1017千瓦，其中，可利用的约为2⨯1010千瓦，这个能量是相当大的。
风的变化众所周知，风随时间、离地高度、地形和环境而变化。
A：风随时间的变化在一天之内，风的强弱可能不同。
在地面上，白天风大，而夜间风小；相反，在高空中却是夜间风大，白天风小。
在沿海地区，由于陆地和海洋热容量不同，白天产生海风（从海洋吹向陆地）；夜间产生陆风（从陆地吹向海洋）。
在不同的季节，太阳和地球的相对位置也发生变化，使地球上存在季节性温差，因此，风向和风的强度也会发生季节性变化。
在我国，大部分地区的风的季节性变化情况是：春季最强，冬季次强，秋季第三，夏季最弱。
B：风随高度的变化由于空气的粘性和地面摩擦的影响，风速随高度而变化，可用下面的公式表示：V=V1(h1/h2)n其中 V1——高度为h1处的风速；h1——高度（一般为10米）V——待测高度h处的速度；h——待测点离地高度；n——指数，由大气稳定度和地表的粗糙程度来决定，其值约为1/2 1/8。
浅谈风光互补系统在高速公路的应用
浅谈风光互补系统在高速公路的应用摘要：结合风光互补系统的技术特点，分析其在高速公路的应用可行性并介绍应用案例，并总结了风光互补系统应用的关键问题。
关键词：风光互补高速公路应用中图分类号U491,TK519,TK89文献标识码A一、引言目前我国已经进入十二五规划发展的关键阶段，随着经济建设的蓬勃发展，对能源的需求日益增加，电力供应更是频频告急，使得石油、煤、天然气等不可再生资源消耗迅猛增加，并且对环境造成了很大的污染，能源危机日趋严重，而伴随着经济同步发展的高速公路成为了消耗城市电力资源的大户之一。
高速公路由于点多、面广、线长，外场设备遍布全路段，采用传统方式供电，供电线路建设成本高，线路上消耗的电能也多。
随着科学技术的发展，风光互补系统应运而生，并且在高速公路逐步应用起来。
二、风光互补系统的概念、构成及优点1、概念风光互补系统，是一套发电应用系统，利用风能和太阳能资源的互补性结合而成，是一种具有较高性价比的新型能源发电系统。
该系统利用太阳能光伏方阵板、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，直接提供直流电或逆变器将蓄电池组中存储的直流电转变为交流，输送给负载使用。
2、构成风光互补系统由以下几部分构成（如图1所示）。
①发电设备：太阳能光伏（PV）方阵板：由一种能将光能变成电能的半导体器件组成，可单个或多个PV并联供电。
风力发电机：将风能变成电能的机电装置，与太阳能光伏方阵板协同工作。
②储能设备：由多节蓄电池组成，将太阳电池方阵发出直流电贮能起来, 供负载使用。
③整流充放控制设备：由充放电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成，完成系统各部分的连接、组合；充放电控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充放电控制和保护功能。
④供电设备：由一台或者几台逆变器组成，由于太阳能电池和风力发电机的直接输出一般都是直流电压，针对使用交流电供电的设备，必须通过逆变器应将直流电转换成交流电。
图 1 风光互补系统构成图3、优点风能和太阳能是最普遍的自然资源、可再生资源，不对环境造成污染，但单独的风能、太阳能发电系统很难保证稳定的能量输出，而风光互补技术则利用风能和太阳能在时间分布上的互补性弥补了这个不足，提高了系统供电稳定性：昼夜互补——白天太阳能发电，夜晚风能发电季节互补——夏季日照强烈，冬季风能强盛天气互补——阴天风力大，晴天阳光强三、风光互补系统在高速公路应用的可行性1、外场设备必须通过收费站配电房敷设电缆至外场供电，离电源点超过一公里的位置，建设成本很高，线损电能也多，增大运营成本压力。
风光互补优缺点
风光互补风光互补技术评析一、概念及技术原理光电系统就是利用光电板将太阳能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对用电负荷供电得一套系统。
该系统得优点就是系统供电可靠性高，运行维护成本低，缺点就是系统造价高。
风电系统就是利用小型风力发电机，将风能转化成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对用电负荷供电得一套系统。
该系统得优点就是系统发电量较高，系统造价较低。
缺点就是小型风力发电机可靠性低。
风光互补，就是一套发电应用系统，该系统就是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出得电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存得直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。
就是风力发电机与太阳电池方阵两种发电设备共同发电。
技术构成：1、发电部分：由1台或者几台风力发电机与太阳能电池板矩阵组成，完成风－电；光－电得转换，并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电得工作。
2、蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统得全部电能储备任务。
3、充电控制器及直流中心部分：由风能与太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成。
完成系统各部分得连接、组合以及对于蓄电池组充电得自动控制。
4、供电部分：由一台或者几台逆变电源组成，可把蓄电池中得直流电能变换成标准得220V交流电能，供给各种用电器，,或者采用小功率led 光源，蓄电池可以直接供电。
2、特点A、风光互补发电系统由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组与逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量得合理配置对保证发电系统得可靠性非常重要。
B、由于太阳能与风能得互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电与光电独立系统在资源上得缺陷。
同时，风电与光电系统在蓄电池组与逆变环节就是可以通用得，所以风光互补发电系统得造价可以降低，系统成本趋于合理。
C、风光互补发电站就是针对通信基站、微波站、边防哨所、边远牧区、无电户地区及海岛，在远离大电网，处于无电状态、人烟稀少，用电负荷低且交通不便得情况下，利用本地区充裕得风能、太阳能建设得一种经济实用性发电站。
风光互补技术在梧柳高速公路上的应用构想
伏较大， 地面自然坡度多在４ ０ 度 以上， 长隧道 、 高架大桥偏多 ， 工程投资巨大。 其 中 涵洞 ３ ６ ０ Ｊ ￣， ， 隧道 ４ ｌ 座， 长１ ９ ８ ４ ３ 米， 包 括 其 中最 长 的王钳 隧 道 。
３ 风 光互 补技 术应 用现 状
风光互补的供 电方式 由于它的能源全部来 自太 阳能和风能 ， 无需传统繁
１引 言
高速公路上每年的供电成本是运营费用中很大一部分成本。 而通常对机 电 外场 设 备 的供 电 方式 有 如 下两 种 ， 一 是 采用 电力 电缆 直 接 供 电 ， 电缆 采 用 直 埋 铺设 ， 但 管线 的铺设 工 程 量 大 、 工 程 造价 高 ； 二 是 采 用升 降 压 供 电方 式 ， 设置变电站， 可在一定程度上减少电缆芯线截面， 增加了供电传输距离， 但工 程 造 价高 ， 后 期 维 护工 作量 ” 。基于 以上两 种供 电 方式 的缺 点 ， 采 用 太 阳能 和风能风光互补的供电方式 ， 白天光照强时风小 ， 夜间光照弱时风能利用大 ，
２ 梧 柳 高速公 路概 况
梧州至柳州高速公路是广西高速公路网规划 中“ 横四” 苍梧至硕龙公路 支线， 是 广 西 中西部 地 区通 往广 东 珠三 角地 区最 便 捷 的 高速 公路 通 道 。起 点 位 于梧 州 市长 洲 区倒 水镇 附 近 ，终 点 位 于柳 州市 柳 州东 互 通式 立 交 以北 约 ３
施 工技 术 与应 用
母口四｛ 圜
风 光互补技术在梧柳 高速公 路上 的应 用构想
摘要 ： 随着 高 速公 路 里程 的不 断增 加 ， 高速 公 路 对机 电 项 目的要 求也 越来 越 高 。高 速 公路 的照 明（ 特 别是 隧 道 ） 、 全 程监 控 系统 的布 置 以及 沿 线设 施等 都 需要 消耗 很 多能 源。 而传 统 的供 电 方式 给项 目的后 期维 护 、 运 营 带来 了诸 多不 便 。鉴 于 此 ， 太 阳能和 风 能 供 电系 统 为高速 公 路 能源 的节 约提 供 了一 种有 利 的渠 道 ， 也 产 生 了很高 的 经济 效益 。本 文针 对 广西 梧柳 高速 公 路 的特 点 ， 提 出 了利 用风 光 互补 技术 在 梧柳 高速 公 路上 的 应用 构 想。 关键 词 ： 梧柳 高速 ； 太 阳能 ； 风 能； 供 电系统 ； 应用 构 想 着 重 要 的作用 ， 扮演 着 系统 管理 和 组织 核心 的 角色 。 在充 放 电 的同 时避 免过
浅谈风光互补发电技术在高速公路视频监控系统中的应用发展
浅谈风光互补发电技术在高速公路视频监控系统中的应用发展作者：许黄燕来源：《砖瓦世界·下半月》2019年第06期摘要：随着我国基础设施建设不断完善，越来越多高速公路扩建、改造、升级和投入使用，然而如何方便快捷、资源节约地进行有效监管和应急救援始终是一大难题。
风光互补发电技术在离网型中小功率电器供电系统中已经广泛应用多年，文章通过对现有风光互补发电技术原理、系统优势分析并找出不足之处，综合各影响因素提出新的探索方向。
具有跨時代意义的5G通信的启动，更推动技术革新，优化小型风光互补独立供电系统对高速公路视频监控发展具有重要意义。
关键词：风光互补发电;高速公路;视频监控系统高速视频监控供电系统建设受自然条件严重制约，在很多无法依靠电网取电的重要高速路段，传统独立风电/光供电系统无法保证阴雨天的全天候实时监控需求。
而新型风光互补供电技术解决了这个瓶颈，因此被广泛应用到高速视频监控设备的供电之中，但是尽管运行多年，仍存在诸多不足。
一、风光互补发电技术风光互补发电技术是一种新型混合能源供电技术，该技术能够将风的机械能和太阳光的辐射能量转变为电能，储存在蓄电池之中，进而对监控系统进行供电。
其主要构件有风力发电机、太阳能光伏电池组、风光互补控制器、蓄电池、逆变器等，风力发电机在自然风作用下产生转动，产生机械能量，并通过一系列转化成为电能;太阳能光伏电池组能将太阳辐射能量转变为电能;风光互补控制器能控制电力来源，在不同条件下选择不同的电能来源，是电气技术在新能源领域的新应用。
（一）技术原理风光互补发电技术是一种混合型发电技术，利用风力发电机以自然风为动力来源，风轮吸收风能，使得风轮和风力发电机发生转动，从而实现风的动能到电能的转换;太阳能光伏电池板在太阳辐射下，吸收太阳能并将其转换为电能[1]。
风的动能转换为电能需借助风光互补控制器，再将电能储存在蓄电池中，而太阳辐射得来的电能可以直接进行转换，储存在蓄电池之中。
风光互补系统简介
1 引言进入21世纪，随着全球经济的发展和科学技术的进步，人们对电的依赖越来越多，电力已经成为人们日常生活和生产中必不可少的动力来源。
而与此同时，环境污染日益严重，不可再生能源却正被耗尽，资源缺乏的压力不断增加。
这样，如何解决人们赖以生存的环境问题，如何解决人们需求增加与资源不断减少之间的矛盾，成为当今国内外学者开始研究与探讨的重大问题。
利用绿色可再生资源是一条很好的出路，风能、太阳能就是取之不尽的天然绿色可再生资源。
风-光-柴互补发电系统是一种将太阳能和风能转化为电能，并把柴油机作为后备装置的发电系统。
风能与太阳能在时间和地域上有着很强的互补性，可以弥补单一能源发电造成的不平衡的缺陷，使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，其优点是无污染，无噪音，不产生废弃物，并且可再生。
而把柴油机作为后备辅助发电装置，能使系统更加得稳定、完善。
逆变器是风光互补发电系统的关键设备，直接关系到供电质量和系统运行的可靠性。
这样，采用什么样的方法能使逆变器发出稳定的交流电给负载供电，是要解决的首要问题。
本文从系统的实际出发，以dsp为微处理器，提出了一种新的逆变器控制方法，能较好的控制逆变系统直流端电压的稳定, 提高系统供电质量，发出稳定的220v/50hz交流电，对沿海季风型城市用户和边远山区用户有很大帮助。
2 系统结构和主要功能图1系统结构框图整套发电装置的系统结构框图如图1所示，包括风能发电系统、光能发电系统、柴油机后备发电系统、逆变系统、控制系统五大部分[2]。
其中逆变系统又包括buck降压电路和逆变器。
风能发电系统是将风能转化为电能的装置。
首先利用风力发电机组，将风能转换成三相交流电，然后经过整流器整成直流电，对逆变系统直流端充电。
风机可采用专门设计的变桨距风力发电机或调叶面风力发电机[5]，可在3～10级风时达到稳定输出，对风速不稳定产生的尖峰电压电流可通过卸载电阻释放。
该系统的优点是系统日发电量大，系统造价低，运行维护成本低;缺点是可靠性较差。
风光互补发电系统在高速公路中的应用研究
风光互补发电系统在高速公路中的应用研究作者：王昱婷杨熹来源：《工业设计》2017年第06期摘要：现阶段，随着我国科学技术的不断发展，在离网型中小功率中风电互补技术的推广程度也在不断地增大，风光互补发电系统在高速公路领域的应用范围也越来越广。
近些年，随着我国高速公路的建设，我国高速公路的道路服务水平及公路里程也在不断地提升，同时也对高速公路沿线设备及供电系统等提出了更高的要求，所以高速公路沿线的供电系统朝向新型供电方式方向迈进。
风电互补发电系统结合了太阳能与风能的优势，对这二者进行综合的利用，从而进一步促进了高速公路供电系统走向新型能源系统。
本文则主要探讨了风电互补发电系统在高速公路中的具体应用。
关键词：风电互补发电系统；高速公路；应用引言目前，由于风电互补技术的应用成本较之前有所减少以及风电互补技术的不断成熟，致使风电互补技术在离网型中小功率的供电系统的应用范围在不断地增加。
风电互补发电系统的应用主要是因为太阳能及风能之间的天然互补优势，使得该系统成为有着资源条件较好及能源匹配度较高的独立电源系统。
风电互补发电系统具备可再生能源、绿色能源、设备安装简单、性价比高以及维护方面等优点，使得其在电缆价格上升的今天具备了更大的竞争优势，在高速公路中的推广程度也在大范围的增加。
1风光互补发电系统的要点分析1.1风光互补发电系统小型风力发电机组、太阳能跟踪控制器、系统控制器、光伏电池阵列及蓄电池组等构成了风力互补发电系统。
风力互补发电系统的工作原理是在风速达到一定时，风力发电机组开始发电，风能转化为电能，为了解决由于风速不稳定而产生的交流电压不稳定，在风电互补发电系统中设置整流器，将转化的电能通过整流之后对蓄电池组进行充电。
若干块太阳能电池板通过串联或并联构成了风电互补发电系统的光伏电池阵列，光伏电池阵列将太阳能转化为电能，并可以直接向蓄电池组进行充电。
风力互补发电系统中的蓄电池组对电能进行存储及调节，保持该系统的供电电压稳定。
风光互补发电系统
风光互补发电系统是利用风力发电机和太阳能电池将风能和太阳能两个发电系统在一个装置内互为补充转换为电能的装置。
由于白天日照充足可能风力小，而夜晚没有太阳日照时可能风力大，所以风能和太阳能的互补性很强。
风光互补是拥有了太阳能发电和风力发电的双重优点，弥补了风电和光电独立应用时的不足，以及单独利用太阳能的高成本问题，可以说是新能源综合利用和开发的完美结合。
风光互补发电系统是未来路灯的发展方向。
路灯的供电线路建设成本很高，随着道路的延伸，还需不断设升压系统，不仅路灯是一个耗电大户，在远郊的公路，路灯的供电线路建设成本更高、输电线路上消耗的电能也更多。
所以我国很多市郊公路和高速公路都没有安装路灯，这会带来很多安全问题，目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯系统。
环保和节能是社会可持续发展的保证，风光互补路灯不消耗市电，易安装，维护费用低，低压无触点危险，使用的是清洁可再生能源，是真正的环保节能高科技产品，随着全球常规能源短缺的加剧，风能和太阳能这种清洁可再生的自然能源的利用将会普及，风光互补路灯将代表着未来路灯的发展方向。
希望能从经济效益明显的风光互补路灯做起，增强人们对新能源的认识和理解，为我国全面推广新能源的利用打好基础。
优势：该电源系统具有：不需挖沟埋线、不需要输变电设备、不消耗市电、维护费用低、低压无触电危险、使用的是洁净可再生能源的特点，是真正的环保节能高科技产品。
系统构成：该供电系统主要由：风力发电机、太阳能板、风光互补控制器、蓄电池、治肝组成。
应用范围：风光互补监控系统除了应用在高速公路上外，还可以应用在：电力传输线监控，石油、天然气管道监控，森林防火监控，水资源监控，矿产资源监控，边境线监控，安全监控等。
风光互补路灯系统如下图：。
基于风光互补发电系统的浅论
基于风光互补发电系统的浅论本文简要介绍了风力与光伏互补发电系统的简要原理，并试述了其可靠性，并列举了该系统可以应用的领域，对改善能源结构有着一定意义。
标签：风力；光伏；互补；原理；应用1 风光互补发电系统原理1.1 系统可行性风力发电和太阳能光伏发电都具有能量密度低、稳定性差的弱点，受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。
然而太阳能与风能在时间上和地域上一般都有一定的互补性，白天太阳光最强时，风较小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。
在夏季，太阳光强度大而风小；冬季太阳光强度弱而风大，太阳能发电稳定可靠，但目前成本较高，而风力发电成本较低，随机性大，供电可靠性差。
若将两者结合起来可实现昼夜发电，在合适的气象资源条件下，风光互补发电系统能提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性，在很多地区得到了广泛的应用。
1.2 系统工作原理风光互补发电系统是由风力发电机组、太阳能光伏方阵、控制器、蓄电池、逆变器等组成。
当风力达到一定的风速时，风力发电机组将风能转换为交流形式的电能，但由于所产生的交流电压不太稳定。
所以必须通过整流器整流给蓄电池充电。
而光伏方阵由若干太阳电池板串联和并联构成，其作用是将太阳能直接转换成直流形式的电能，并向蓄电池充电。
蓄电池起着储存和调节电能的作用，当日照充足或风力很大导致产生的电能过剩时，蓄电池将多余的电能储存起来；当系统发电量不足或负荷用电量增加时，则由蓄电池向负荷补充电能并保持供电电压的稳定。
为此需要设计专门的控制装置，该装置可根据日照的强弱、风力的大小及负荷的变化，不断对蓄电池的工作状态进行切换和调节，使其在充电、放电或浮充电等多种工况下交替运行，以保证风力、光伏及互补发电系统工作的连续性和稳定性，如图1所示。
1.3 风光互补优势风光互补系统的优势在于其系统发电具有选择性，可以有风力发电机组单独发电，亦可由光伏发电系统单独发电，当然也可由风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。
风光互补发电系统的运行管理与性
能优化风光互补发电系统的运行管理与性能优化引言随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力和光伏发电逐渐成为主要的清洁能源形式。
风光互补发电系统凭借其互补性能，成为多国政府和企业的重点发展方向。
然而，风光互补发电系统的运行管理与性能优化是确保系统高效运行的关键。
本文将深入探讨风光互补发电系统的运行管理和性能优化的相关问题，以帮助读者更好地了解和应用该系统。
风光互补发电系统的概述风光互补发电系统是一种将风力和光伏发电两种能源结合起来的系统。
通过同时利用两种能源的优势，可以充分满足电力需求，并减少对传统能源的依赖。
具体而言，风光互补发电系统由风力发电机组和光伏发电组成，通过逆变器将直流电转换为交流电，并输送到电网或储能设备中。
风光互补发电系统的运行管理设备运行监控风光互补发电系统的设备包括风力发电机组、光伏发电组和逆变器等。
为了确保系统的正常运行，需要进行设备的实时监控。
通过监测设备的工作状态和运行参数，可以及时发现异常情况，并采取相应的措施进行修复。
同时，还可以通过对设备的数据分析和统计，找出设备的潜在问题，并进行预防性维护，以减少设备故障的发生。
数据采集与分析风光互补发电系统会产生大量的运行数据，包括发电量、风速、辐照度、温度等参数。
对这些数据进行采集和分析，可以揭示系统的运行情况和性能表现。
通过数据分析，可以确定系统的发电效率、设备的可靠性和耐久性，并对系统的运行进行调整和优化。
运行优化通过对风力和光伏发电的协调运行，可以最大限度地提高风光互补发电系统的发电效率。
风力发电机组和光伏发电组之间的电力输出应进行合理的调配，以充分发挥各自的优势，并减少系统的波动性。
此外，还可以根据天气预报和用电负荷预测等信息，对系统进行智能调度，以确保系统在不同条件下的最佳运行。
性能优化设备选型风光互补发电系统的设备选型是影响系统性能的重要因素。
对于风力发电机组来说，需要选择具有良好性能和可靠性的风力发电机，以确保系统能够在各种风速条件下正常运行。
风光互补系统
未知驱动探索，专注成就专业
风光互补系统
风光互补系统是指将太阳能和风能作为主要能源，通过互相补充和转换，实现能源的高效利用和可持续发展。
这种系统可以在地理位置适合的地方将太阳能光伏电池板和风力发电机组合在一起，利用太阳能和风能同时发电。
因为太阳能和风能的发电时间和强度有所差异，互补系统可以在太阳光不足时通过风力发电补充能量，或者在风能不足时通过太阳能发电补充能量，从而实现能源的稳定供应。
这种互补系统不仅可以提高能源利用率，减少能源供应的波动性，还可以减少对传统能源的依赖，降低对环境的影响，实现可持续发展。
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浅谈高速公路风光互补系统
作者：崔旭
来源：《华夏地理中文版》2014年第12期
摘要：随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。
太阳能和风能引起了许多专家学者的关注并研究，且得了一定的成果，并已经推广到了日常生活、高速公路等应用中来。
文章通过对高速公路上风光互补发电系统的现状分析，阐述了风光互补系统的系统结构，并研究分析系统各个部分的结构功能。
关键词：高速公路；风光互补发电系统；太阳能；风能
一、高速供电系统
（一）目前高速公路采用的供电系统
“节约能源，提高能源利用效率和经济效益，保护环境和资源，促进经济社会可持续发展。
”是社会主义初级阶段应该重视的可持续发展路线的重要部分之一。
风能和光能作为一种可重复利用的可再生环保能源，成为我国研究开发的重点。
高速公路上，光能和风能资源丰富，为风光互补系统提供了良好的环境基础。
这就可以解决高速公路上视频监控、情报板等远离乡镇难以供电的麻烦，为全国高速公路提供便捷、环保的供电系统，节省大量财力物力，更是便于管理。
（二）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。
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。
二、风光互补发电系统结构
（一）发电部分
发电部分主要包括太阳能电池板和风力发电机两部分发电源组成。
在正常情况下白天光照强风速小，夜间或阴天光弱而风速大，时间上和天气上的互补性使得风光互补发电系统在资源分布上具有很好的匹配性，为风光互补电源系统的建立提供了一个相对稳定的能源保障。
（二）负载部分
在高速公路上电力系统主要是用于监控系统，情报板，通信基地、高速公路照明等，负载量相对少一些。
在一些设备中，有交直流用电，其中逆变技术很好的解决了这个问题，为交直流负载等提供方便。
（三）蓄电池和泄荷单元
高速公路上一般根据负载选择合适功率的蓄电池，它具有充电迅速，功率大、寿命长、重量轻、性能可靠、放电均衡等优点。
蓄电池主要任务是完成电能的储存及负载供电。
高速公路上风光互补系统的蓄电池综合了直流充电和交流充电两种有效充电方法。
泄荷器主要是在蓄电池充满时，系统发电量大于负载用电量时，即发电量过剩时，为保护蓄电池和逆变器，充电电路受泄荷控制电路接通泄荷器，将多余电能通过泄荷器消耗掉。
三、太阳能发电
（一）太阳能发电原理及等效电路
太阳能电池发电原理：太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。
能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。
它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。
P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N 结。
当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。
这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
（二）太阳能电池板的相关参数
1.光电转换效率
η% 评估太阳电池好坏的重要因素。
产业化：η ≈ 15%；
2.单体电池电压
V：0.4V——0.6V由材料物理特性决定。
3.填充因子FF%
评估太阳电池负载能力的重要因素。
FF=（Im×Vm）/（Isc×Voc）；
其中：Isc—短路电流，Voc—开路电压，Im—最佳工作电流，Vm—最佳工作电压；
4.标准光强与环境温度地面
AM1.5光强，1000W/m2，t = 25℃；
5.温度对电池性质的影响
例如：在标准状况下，AM1.5光强，t=25℃某电池板输出功率测得为100Wp，如果电池温度升高至45℃时，则电池板输出功率就不到100Wp。
四、风力发电
（一）风力发电的原理
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
（二）风能的基本情况
1.风能的特点
风能的特点主要有：能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广泛、可分散利用、另外不须能源运输、可和其它能源相互转换等。
2.风能资源的估算
风能的大小实际就是气流流过的动能，因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能，即风功率为
ω=0.5ρV （4-1）
式中：ω—风能（w）；ρ—空气密度（kg/m3）；v—风速（m/s）。
由于风速是一个随机性很大的量，必须通过一段时间的观测来了解它的平均状况，一个地方风能潜力的多少要视该地常年平均风能密度的大小。
因此需要求出在一段时间内的平均风能
密度，这个值可以将风能密度公式对时间积分后平均来求得。
在风速V的概率分布p（V）知道后，平均风能密度还可根据下式求得
ω=0.5ρV3P（V）dV （4-2）
参考文献
[1] 王培珍.光伏阵列故障状态的识别研究[D].合肥工业大学，2005.
[2] 吴理博.光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现[D].清华大学，2006.
[3] 定世攀.独立运行风/光互补电站控制监测系统的研究[D].中国科学院研究生院（电工研究所），2002.。