风光互补发电系统

《风力发电报告》

题目：风光互补发电系统

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班级：13自动化1班

学号：**********

风光互补发电系统

目录

一、风光互补发电系统的提出 (3)

二、风光互补发电系统的原理 (3)

三、风光互补系统存在的问题及解决方法 (9)

四、风光互补发电系统的应用及前景 (9)

五、风光互补发电系统的未来 (10)

一、风光互补发电系统的提出

能源是人类社会存在与发展的物质基础。在过去的200多年中，建立在煤炭、石油和天然气等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。与此同时，地球50万年历史积累下来有限的化石能源正在以惊人的速度被消耗。据有关资料显示，以目前全世界对能源的需求量和增长速度来看，地球上已探明的石油储备可维持40余年，天然气60余年，煤炭200余年。人们在物质生活和精神生活不断提高的同时，也越来越感觉到大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国与国、地区之间的政治经济纠纷，甚至战争和冲突。因此人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。

在众多可再生能源中，风能和太阳能由于碳的零排放，是21世纪最被看好的可再生能源。风能、太阳能虽然有取之不尽、用之不竭，就地可取、无需运输，无环境污染等优点，但无论是风能发电系统还是光伏发电系统，都受到自然资源的制约；不仅在地域上差别迥异，而且随时间变化具有很强的随机性。

风力发电具有间歇性瞬时变化的特点，光伏发电则具有随季节与天气变化而变化的特点。资源的不确定性导致了发电与用电负荷的不平衡，必须对其进行有效的转化、存储与控制才能实际使用。两者相互配合利用，因地制宜，充分利用它们在多方面的互补性，从而建立起更加稳定可靠、经济合理的能源系统——风光互补发电系统。风光互补发电系统从一定程度降低了对资源要求的门槛，使得新能源的应用更加广泛。

二、风光互补发电系统的原理

利用太阳能和风能在时间和地域上都很强的互补性，阳光最强时一般风很小；而在晚上没有阳光时，由于温差比较大，空气的流动导致风的形成；然而在晴天太阳比较充足而风会相对较少，在阴雨天气的时候，阳光很弱但是阴雨天气会伴随着大风，风资源相对较多。所以根据风光的互补特性，使用风光互补系统可以很好的解决发电系统的供电问题，实现连续、稳定地供电。

白天在有光照的情况下，电池板在阳光的照射下发生光电转换，产生电量，提供给负载工作的能量，同时将多余的能量储存到蓄电池中。

在夜晚，叶片在风推动下发生将机械能转化为电能，产生电量，提供给负载工作的能量，同时将多余的能量储存到蓄电池中。

在阴雨天气，叶片在风推动下发生将机械能转化为电能，产生电量，提供给负载工作的能量，同时将多余的能量储存到蓄电池中。

在没有阳光照射而且没有风力的情况下，则蓄电池中的电量释放出来供给负载工作。

（一）光电系统简介

光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能，通过控制器对蓄电池充电。再通过逆变器对用电设备供电的一套系统。

该系统的优点是供电可靠性高。运行维护成本低，但是系统造价高。

（二）风电系统简介

风电系统是利用小型风力发电机，将风能转换成电能，通过控制器对蓄电池充电．再通过逆变器对用电设备供电的一套系统。

风电系统的优点是日发电量大、系统造价及运行维护成本低。缺点是常规水平轴风力发电机对风速的要求比较苛刻。而且这个问题至今也一直没能有效地解决。

（三）风光互补的特点

(1)风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，使成本大大降低．同时可以设计逆变系统具有自动稳压功能，改善供电质量。

(2)风光互补系统关键的控制部分要根据日照强度、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，从而保证了系统的稳定性与可靠性。

(3)由于风光互补系统的供电稳定性和保证率高，可以设计较低的光电阵列容量和蓄电池容量。使整个系统的成本下降

（四）工作模式简介

风光互补独立发电系统工作模式如下：

(1)混合功率模式：光伏阵列与风力发电机同时提供能量；

(2)无风模式：风速不足，风力发电机未启动仅光伏阵列提供负荷与电池组所需能量；

(3)无光模式：仅风力发电机工作；

(4)电池放电模式：风力发电机与光伏阵列均不工作，由备用电池组提供负荷所需能量。

混合功率模式

在光照充足，风速足以启动风力发电机的情况下，光伏阵列输出电能经光伏充电控制器（SCC）变换成稳定的直流电，同时提供电池充电电流和逆变器所需电流；风力发电机输出的不稳定的直流电压经风力充电控制器变换成稳定的直流电，与光伏回路同时给后续负荷提供电能。

无风模式

当风速小于风力发电机的启动风速且光照充足的的情况下，光伏阵列产生的电能经SCC（光伏充电控制器）一方面给电池提供充电电流，另一方面给逆变器供电，逆变器将直流在转换成交流给负载供电。

无光模式

系统处于无光照或照度不够，且风力发电机启动的情况下，风力发电机产生的直流电经风能充电控制器（wind charger controller）给电池充电，同时给逆变器供电。

电池放电模式

在风速不足以启动风力发电机且无光照或光照度不足的情况下，由蓄电池通过逆变器给负荷提供稳定的交流电源。在系统负荷较重的情况下，且光伏阵列和风力回路提供的能量不足时，蓄电池将与上述两回路共同给负荷供电。

三、风光互补系统存在的问题及解决方法

（一）作为风光互补系统的关键一环．蓄电池的使用寿命是一个，必须引起重视的问题由于风光互补系统发电量与负载不可能保持一致，在发电量不足时必须提供足够电量，所以必须使用蓄电池。若运行状况和条件不利．则会使蓄电池的寿命大大降低，而蓄电池的投资又很大，如此便会大大提高运行成本。

要延长蓄电池的使用寿命，可采取以下措施：

(1)采用连续浮充方式--浮充就是恒压小电流充电,目的一是防止蓄电池自放电,二是增加充电深度当电池处于充满状态时，充电器不会停止充电，仍会提供恒定的浮充电压与很小浮充电流供给电池，因为，一旦充电器停止充电，电池会自然地释放电能，所以利用浮充的方式，平衡这种自然放电.

(2)采用先进的充电控制系统。

（二）风光互补发电系统比单独的光伏或风伏系统复杂的多。需解决其管理和控制问题

(1)风光互补系统受气象条件影响仍比较大。

(2)风能和太阳能在时间上存在互补，这就要求我们能够控制这两种发电系统的能量输出

(三）风光互补系统的最大障碍是小型风力发电机的可靠性问题

风光互补系统的最大障碍是小型风力发电机的可靠性问题

对于大型风力发电机组，对风速要求高．一般用于风力资源丰富的地区。而对于适用于更广泛围的风光互补系统，须选用适合的小型风力发电机。小型风力发电机可分为水平轴发电机和垂直轴发电机。

四、风光互补发电系统的应用

无电农村的生活、生产用电

半导体室外照明中的应用

航标上的应用

监控摄像机电源中的应用

通信基站中的应用

抽水蓄能电站中的应用