风光互补发电及应用

风光互补发电及应用（精选7篇）

风光互补发电及应用 篇1

0 摘要

随着经济的快速发展，能源消耗的逐年增加，不可再生的常规能源面临日益枯竭的境况，迫切需要可再生的新型清洁能源。而风能与太阳能在众多新型能源中潜力最大，也最具开发价值。由于太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性，综合利用风能、太阳能的风光互补发电系统成为一种合理的能源系统。本文主要介绍了风光互补发电系统的结构和工作原理，分析了内蒙古自治区的太阳能风能资源和他们之间的互补性,总结出风光互补发电系统在牧区应用的优势性、合理性和可行性。1 引言

能源是人类社会生存与发展的物质基础，也是国民经济发展的重要基础。在过去的200多年里，以非可再生能源为基础的能源体系极大地推动了人类社会的发展。但是，随着石化燃料消耗的飞速增长，环境日益恶化，资源日益匮乏，利用可再生的清洁能源成为解决中国资源和环境问题的必由之路。其中太阳能和风能是最具代表性的可再生能源，也是目前研究开发的重点。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性。风光互补发电系统成为边远地区资源条件最好的独立电源系统，具有很好的应用前景。

内蒙古地域广阔，至今还有很多地方不通电，尤其是边境、草原和沙漠地区。牧区用电负荷较小而且分散，通过大电网的延伸来供电很不现实。单独的风能或太阳能发电系统，很大程度上受到时间和地域的约束，很难实现全天候利用自然资源。风光互补发电系统利用了风能和太阳能优势，顺应了国家节能减排的政策，也解决了电网难以覆盖的边远牧区的供电问题。风光互补发电系统简介

所谓风光互补发电系统就是指将太阳能和风能联合起来、使二者优劣互补进行发电的发电系统。

2.1 系统结构及原理

典型风光互补发电系统主要由风力发电机组、光伏阵列、控制器、蓄电池组、泄荷器、逆变器、直流交流负载等部分组成。系统结构图如图1所示。

（1）风力发电机组利用风力机将风能转化为机械能，然后利用风力发电机将机械能转换为电能。此时的电能为交流形式且电压不稳定，所以必须通过整流器整流。然后通过控制器给蓄电池充电，直接给直流负载供电，经过逆变器对交流负载供电。

（2）光伏阵列是由若干太阳电池板串联和并联构成，利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能。此时的电能为直流形式，可以通过控制器向蓄电池充电，并给交流、直流负载供电。

（3）蓄电池在风光互补发电系统中起着储存和调节电能的作用，由多块蓄电池组成。当日照充足或风力很大而导致产生的电能过剩时，蓄电池将剩余的电能转变成化学能储存起来；当风力、日照不佳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。

（4）逆变器是一种把直流电转变为交流电的装置。风力发电机、太阳能电池和蓄电池输出的电能经控制器后都输出直流电。系统要想给交流负载供电，必须通过逆变器将输出的直流电转换成负载所需的交流电。此外，逆变器还具有自动稳压功能，确保风光互补发电系统的供电质量，提供稳定的电能，使负载正常运行。（5）控制器在整个系统中起着非常重要的作用。它将系统中各个部分连接起来，并对各部分的工作进行控制。根据日照强弱、风力大小和负荷的变化，控制器不断切换和调节蓄电池的工作状态。当电能充足时，控制器将调节后的电能送往负载，并控制太阳能电池阵列和风力发电机将剩余电能以最佳的充电电流和电压快速、平稳、高效地送入蓄电池组储存；当发电量不能满足负载需要时，控制器控制蓄电池向负载供电，同时避免蓄电池过充电和过放电现象的发生。

（6）泄荷器是一种快速消耗电能的装置。当蓄电池已被充满，系统发电量大于负载用电量时，为防止蓄电池过充和确保逆变器正常工作，控制器会自动接通泄荷器，将多余的电能消耗掉。

风光互补发电系统克服光伏、风力单独发电的不足，有效利用太阳能、风能在时间和地域上的互补性，为不易用电网供电的边远地区提供低成本、高稳定性的电能。同时，它也为当前有效解决能源危机和环境污染问题翻开了崭新的一页。2.2 风光互补发电系统的特点

风力发电系统利用风力发电机，将风能转换成电能，然而通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对负载供电。该系统具有日发电量较高，系统造价较低，运行维护成本低等优点。缺点是小型风力发电机可靠性低，常规水平轴风力发电机对风速的要求较高。

光伏发电系统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，最后通过逆变器对负载供电。该系统的优点是系统供电可靠性高、资源条件好、运行维护成本低，缺点是系统造价高。

发电与用电负荷的不平衡性是风电和光电系统共同存在的一个缺陷，它是由资源的不确定性造成的。风电和光电系统发出电能后都必须通过蓄电池储能才能稳定供电，但是每天的发电量受阳光、风力的影响很大，阳光、风力较弱会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态，这是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。

较风电和光电独立系统，风光互补发电系统具有以下特点：（1）风光互补发电系统弥补了风电和光电独立发电系统在资源上的缺陷，利用太阳能和风能的互补性，提供较稳定的电能；（2）在风光互补发电系统中，风电和光电系统可以共用一套蓄电池组和逆变环节，减少系统造价；（3）整个系统是两种发电系统进行互补运行，因此，在保证同等供电的情况下，可大大减少储能装置的容量；（4）风光互补发电系统可以根据用户需要合理配置系统容量，在不影响供电可靠性的情况下减少系统造价；（5）风光互补发电系统可以根据用户所在地的季节及天气变化情况优化系统设计方案，在满足用户要求的情况下节约资源。3 风能、太阳能资源 3.1 风能资源

内蒙古具有得天独厚的地理优势和气候优势。全区风能丰富区和较丰富区面积大、分布范围广，占全区总面积的80%，风能稳定度高、连续性好。这为内蒙古利用风能资源提供了有利的条件。

内蒙古位于祖国的北部边疆，地域辽阔，横跨东北、华北、西北三大区域。东西长2400公里，南北宽1700公里，面积118.3万平方公里，约占全国总面积的1/8。它基本上是一个高平原地区，海拔高度多在1000～1500米之间。境内，大兴安岭呈东北-西南贯穿本区东部，阴山山脉东西横亘于西部，形成坦荡而辽阔的高原风貌，为内蒙古利用风能提供了地理优势。

内蒙古大部分地区属温带大陆性季风气候，它处于北半球盛行西风带。大风和多风天气主要分布在春、秋、冬三季，特别是秋末至来年春初。冷空气活动和寒潮天气过程较为频繁，是造成内蒙古风大多风的根本原因。在大风寒潮的影响下，形成冬半季内蒙古中西部地区丰富的风能资源。

全区理论可开发风能储量为78690万千瓦，可开发风能储量为6180万千瓦，占全国总风能储量的24.4%，居全国各省区第一位。中部和西部地区的理论可开发风能储量为64376万千瓦，技术可开发风能储量为5056万千瓦；北部地区的理论可开发风能储量为14313万千瓦，技术可开发风能储量为1124万千瓦。10米高度可开发利用的风能储量为1.01亿kW，占全国相应风能总储量的40%；50米高度可开发利用的风能储量为2.02亿kW，也占全国相应风能总储量的40%。一年中有5 000h～6 000h风速大于3m/s，年最长连续无效风速小时数低于100小时。

3.2 太阳能资源

内蒙古不仅有储量巨大风力资源，太阳能资源也很丰富。内蒙古海拔较高，日照充足，干旱少云，光辐射强，日照时数也较多。辐射量为每平方米4800-6400兆焦耳，年日照时数为2600-3200小时，是全国的高值地区之一。全区年总辐射量在每平方米5500兆焦耳以上的太阳能丰富地区和年总辐射量在每平方米5000-5500兆焦耳之间的太阳能较丰富地区所占面积为72万平方公里，约占全区总面积的61%。

全区太阳能资源的分布自东部向西南增多，以巴彦淖尔市西部及阿拉善盟最多，太阳能总辐射量高达6490～6992兆焦耳/平方米，仅次于青藏高原，处我国的第二位。3.3 风光资源互补特性

根据内蒙古地区光能和风能资源及当地的用电负荷情况，我区将风能作为风光互补发电的主要指标。这主要是因为：①风能能量密度远大于太阳能密度；②风力发电的成本远低于太阳能发电成本；③风能的时空变化大而复杂，变率大，太阳能的时空变化规律性强，变率小。

根据内蒙古气象科学研究所对内蒙古风能、太阳能资源互补性的分析，全区各地的风能资源可以分为春夏强冬秋弱型、春季强夏秋冬弱型、春季强夏季弱型、春季强冬季弱型、和冬季强夏季弱型。从互补性强弱来看，冬强夏弱型为互补性最强；春强夏弱型较强；春季强夏秋冬弱型互补性一般；春季强夏季弱型较差；春强冬弱型无互补性。4 风光互补发电系统在牧区应用的优势性、合理性及可行性 4.1 优势性

1）风光互补发电系统将太阳能电池阵列与风力发电机有机地配合组成一个系统，整合了太阳能和风能优势，充分发挥各自的特性，最大限度地利用好大自然赐予的风能和太阳能以应用科学来满足农牧民需求，为内蒙古的发展翻开了崭新的一页。

（2）风光互补发电系统不需输电线路，也不需挖开路面埋管或架空线路。其独特的优势在边远广袤的内蒙古大草原十分突出，解决了偏远牧区无法供电的难题和传统供电线损耗大成本高的难题。

（3）较风能太阳能单独发电系统，风光互补发电系统利用内蒙古风能和太阳能互补的资源优势，采用风光互补技术，有风无光时通过风力发电机发电，无风有光时通过太阳能电池阵列发电，二者皆有时同时发电，通过蓄能装置，为用户提供稳定的电源。

（4）风光互补发电系统投资小、见效快；占地面积小，应用灵活便捷，一个家庭、一个村庄、一个区域，无论个人、集体均可采用；供电区域规模小、供电区域明确，便于维护。

（5）风光互补发电系统是把风能和光能转化为电能，直接减少了对矿物燃料的消耗，减少大气污染，保护环境，为节能减排开辟了新的天地。4.2 合理性

1）内蒙古风能、光能资源都非常丰富，但是这些资源时空分布的不均匀性使得单独使用一种能源会出现一定时段内供能不足，甚至出现停止供能的现象。风光互补发电系统利用风能和太阳能的互补性，在资源上弥补了风能和太阳能独立发电系统的缺陷。

（2）风光互补发系统将风能和太阳能转变来的电能通过蓄电池储存起来，通过逆变器将直流电转变为交流电，比传统的家用直流微型发电机功率更大，使用时间更长。

（3）风力发电系统利用高空的风能，光伏发电设备则利用地面的太阳能，实现地面和高空的有效结合，充分利用土地资源。风光互补技术可加大利用太阳能和风能连续工作的能力，降低设备制造成本。同时，加强太阳能和风能利用时间可减少使用蓄电池的时间，提高蓄电池使用寿命。

（4）风光互补发电系统中的蓄电池组和逆变环节在风电和光电系统中在是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以大大降低，使系统趋于合理。4.3 可行性

风光互补技术的发展，内蒙古丰富的风能太阳能资源及国家对于新能源开发利用的有利政策，使得风光互补发电系统在内蒙古牧区的应用具有可行性。

伴随着风光互补技术的日益成熟，风光互补发电系统可以提供越来越稳定的电力供应，可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，既可保证系统供电的可靠性，又可降低发电系统的造价。无论是怎样的环境和怎样的用电要求，风光互补发电系统都可采用最优化的系统设计方案来满足用户的要求。

风光互补发电系统一种新型的绿色环保发电方式，其能量来源是自然界的太阳能和风能。在太阳能以及风能充足的地区使用风光互补发系统，节约使用成本，同时节省国家能耗，符合国家节能环保政策的要求。

风光互补发电系统在牧区的应用受到国家相关政策的扶助。国家推行了一系列关于利用风能太阳能等新能源的项目，落实在边远地区使用风能太阳能发电等惠民政策。这为风光互补发电系统在牧区应用提供了有利的政策支持。5 结语

风光互补发电系统可以弥补风能和太阳能发电存在的缺陷，利用风能和太阳能在时间和地域上的互补性，最大限度地将风能和太阳能转变成电能，通过蓄电池和逆变器给用户供电。内蒙古牧区太阳能风能非常丰富，而且具有很强的互补性。在地处边远的内蒙古牧区采用风光互补发电系统为牧民供电具有很强的优势性、合理性和可行性。参考文献：

风光互补发电及应用 篇2

关键词：风光互补发电,风能,太阳能

新型能源风能和太阳能具有使用清洁、应用广泛且用之不竭的特点,但其也存在一些弊端,如稳定性较差及受天气影响较大等。规模化利用风能及太阳能等二次可再生能源是解决环境问题和能源危机的有效措施之一。目前研发者们提出风 能和太阳能在时间和地域上存在天然的互补性 ( 在白天或夏季,太阳能大风能小; 晚上或冬季秋季,风能大太阳能小) ,若将这两种新能源有效地结合利用,可弥补风力发电和太阳能光伏独立发电系统各自在资源利用上的缺陷,即可实现供电的稳定性和可靠性,降低发电成本。我国西北地区是风能和太阳能资源较丰富的地区,风光互补供电系统是其未来独立供电的主要方式。笔者介绍了风光互补发电在新疆的应用现状,并指出其未来的发展前景。

1 新疆风能、太阳能资源分布

我国三分之二以上国土的年日照时间大于2 200h,年辐射总量大于5 900MJ / m2。根据我国各省市接收太阳辐射的不同,可大致分为5类地区: 一类地区全年日照时间为3 200 ~ 3 500h,主要有青藏高原、甘肃北部及新疆南部等地区; 二类地区全年日照时间为3 000 ~ 3 200h,主要有河北北部、山西北部及内蒙古南部等地区; 三类地区全年日照时间为2 000 ~ 3 000h,主要有山东、河南东部、新疆北部、吉林、辽宁及云南等地区; 四类地区全年日照时间为1 400 ~ 2 200h,主要有福建、浙江及广东等春季多雨地区; 五类地区全年日照时间为1 000 ~ 1 400h,主要有四川和贵州省。

我国可开 发利用的 地面风能 资源为10亿k W,若扩展到50 ~ 60m以上的高空,可开发利用的风能资源为20 ~ 25亿k W,主要代表地区有西北地区、内蒙古高原地区和东南沿海地区。风能相比常规能源具有开发成本较低、安全和无污染的优点。

1. 1 新疆风能的分布及开发

阿拉山口是新疆风能资源最丰富地区,高达500W / m2; 大阪城谷地风能资源达370W/m2,是全疆第二; 北疆北部、西部、东部、准格尔盆地、塔里木盆地、高山和高原地区的风能资源为50 ~ 100W / m2。新疆的风能资源开发起步比较早, 1989年新疆首次建立了第一个风电场———大阪城风电场,也是中国第一座风电厂。经过近二十几年的发展,新疆到目前为止已有九大风区,其中五大风区是中国风能资源大区。根据有关报道, 预计到2016年阿拉山 口的风电 开发将达100万k W的规模,届时阿拉山口将成为新疆新的风能基地。

1. 2 新疆太阳能的分布及开发

新疆四面环山,属于干旱地区,其中70% 为荒漠,云雨量少,大气透明度好,晴天多,太阳能资源丰富,全年日照时间为2 500 ~ 3 500h,日照百分率为60% ~ 80% ,年辐射总 量达5 430 ~ 6 670MJ / m2,年辐射照度总量比我国同纬度地区高10% ~ 15% ,比长江中 下游地区 高15% ~ 25% 。新疆太阳能资源利用区划系统和分区特征见表1,东疆和南疆东部是太阳能辐射最高的一带。

《可再生能源发展十二五规划》提出到2015年太阳能将全面代替常规化石燃料,太阳能发电装机量达到2 100万k W,其中光伏电站占45% , 太阳能热发电占5% ,并网和离网分布式发电量占45% ; 到2020年太阳能 发电量装 机达到5 000万k W。在“十二五”规划期间,新疆重点发展大型荒漠光伏发电,加快其规模化。

2 风光互补发电在新疆的应用现状

风光互补发电在新疆有近十年的发展历史, 随着人们生活水平的提高,电器设备的使用数量急速增大,为了确保用户正常不间断用电,风光互补发电系统的应用越来越广泛,主要应用领域有日用产品风光互补( 路灯及充电电源等) 、建筑行业风光互补( 光伏一体化建筑BIPV) 及沙漠治理等方面。

风光互补路灯采用了风光互补技术,无论有无风或有无光都可通过风能机或光伏单独或同时发电,从而满足用户的用电需求。风光互补路灯具有节能环保的优点,如果全省10% 的路灯采用风光互补发电,每年可省电7亿k W,减少二氧化碳、二氧化 硫和烟尘 排放量分 别为768 000、5 600、2 100t。2010 ~ 2012年风光互补路灯成功应用在新疆吐鲁番机场,新源县建成了首个国际先进风光互补路灯系统,提升了城市品位,提高了市民的节能环保意识。

当前移动和电信通信基站典型的供电方式有市电供电系统、独立的风能供电、独立的太阳能供电和风光互补供电系统。新疆伊犁观景台基站由于太阳能供电不稳定,致使该基站频繁断站,为了有效地降低断站率,2009年8月伊犁电信采用风光互补电信通信基站,实现了稳定供电,使该基站的断站率从25% ( 取2008年冬季平均指标) 下降到3% ( 取2009年冬季平均指标) ,有效地改善了观景台基站的断站情况。

随着科技的不断进步和政府的大力提倡,一系列激励政策的出台都将为风光互补发电的发展和应用提供强大动力保证。特变电工新能源公司在国家“十二五”规划期间大力推进光伏荒漠电站和分布式电站的应用,建设了我国首座国家级风光互补发电示范站———吐鲁番100MW级风光互补发电示范站,并于2013年12月19日成功并网发电,电站总装机容量为100MW,全年发电量为16 477万k W·h。除此之外,阿克塞30MW风光互补光伏发电项目于2013年2月24日经省发改委复函开展前期工作,现已完成可研、水保及环评等工作,该项目将有效弥补该县风电场冬季枯风期的无风发电缺陷,对于维护和保持电网稳定具有重大意义。

3 结论与展望

新疆风能和太阳能资源丰富,风光互补发电技术推动了可再生能源的多元化、规模化和产业化发展。我国风光互补发电技术相对其他发电技术的优势是在不超过临界点的情况下,规模大、经济性好、成本低且发电稳定性高。按照“十二五”规划目标,预计到2015年我国并网风电装机容量将达到1亿k W,太阳能发电将达到2 100万k W, 风及光等新能源发电在中国能源构成中所占比重将不断增长。

目前新疆各类新能源利用率相对较低,如果合理采用太阳能及风能等构成多种能源的互补的供电系统,可实现电、热、冷联供。风光互补发电系统与其他常规电站联合发电,我国目前已成功完成了多个新能源结合的发电方式,其中青海省已经成功利用水、太阳能和风能建设了新能源发电基地。除此之外,还有对生物质能、风能及太阳能等可再生能源进行多能源互补技术。

参考文献

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[5]袁丹丹.风光互补监控系统的研究[D].曲阜:曲阜师范大学,2011.

[6]王宇,娄承艺.风光互补电源控制系统的开发与应用[J].电源技术,2007,31(8):644~647.

从经济角度浅议风光互补发电系统 篇3

【摘要】进入二十一世纪之后，因为经济发展造成的生态破坏和能源紧缺问题越来越严重，世界经济的发展模式开始发生转变，以低碳经济为主要理念的经济发展模式开始在世界经济发展中应用，本文将从经济角度出发，对风光互补发电系统进行探究和探讨。

【关键词】经济性；风光互补；发电系统

前言

在当前严峻的经济发展形势下，可再生清洁能源的需求极为强烈，顺应这一需求，太阳能、风能、潮汐能等可再生清洁能源进行了大范围的深度研究，虽然在各自领域都取得了一些成果，但是可再生清洁能源的市场应用还是存在不同程度的问题，风光互补发电系统巧妙的利用风力和太阳能的互补性，降低了总体的发电成本，提高可再生清洁能源的经济适应性。

1、风光互补发电系统的市场现状

风光互补发电系统在可再生清洁能源中的优势就是市场适应性，其对风能和太阳能的巧妙结合，成功的降低清洁能源生产的平均成本，极大的提升了可再生清洁能源的市场竞争力。在以往，虽然国家出台各种政策大力扶持清洁可再生能源的生产和利用，但是因为清洁能源的生产成本和销售价格与传统能源之间差距悬殊，在市场竞争中毫无优势，巨大的价格差距致使国家也无力进行补贴推广。只能在一些政策性工程中使用，这种政策性的使用是无法促进清洁能源的大规模利用的，也不可能对我国的能源利用结构产生影响，所以在清洁能源的研究开发中如何降低清洁能源的生产升本一直是一个关键性的难题，风光互补发电系统的出现一定程度上解决了这一难题，利用风能和太阳能之间的互补性成功的降低了清洁能源的成本，增加了清洁能源的市场竞争力[1]。

在一些能源资源比较匮乏的地区，已经开始有市场主体在应用风电互补发电系统提供能源，但是我们必须看到的是，风电互补发电系统的结构太过复杂，虽然在价格上能够接近传统能源，但是风光发电系统的建设投资还是极为巨大的，进入的门槛也比较高，在市场中的应用还是主要集中在政策性工程和能源困乏地区，总体来讲风光互补发电系统在市场中的应用发展并不迅速的，但是因为其自身的优越性和清洁能源的政策支持，风光互补发电系统的市场应用呈现出逐渐向好的趋势。

2、风光互补发电系统的使用现状

风光互补发电系统作为一种清洁能源的综合利用系统，其在社会经济活动中的使用有较大的限制，其中最主要的限制因素就是就是环境因素，在风光互补发电系统的应用过程中，首先，系统建设要选在风能充沛同时对风能的限制因素少的地区，因为风能作为发电系统的一种主要动力来源是保证发电系统发电量和发电效率的关键，这些地区的特点是风能充沛且稳定，地形平缓、地表面光滑；同时这一地区的太阳能资源也要尽量充沛，环境对太阳能的限制因素要尽量少，尽可能选在海拔高、云层薄、阴雨天气少的地区进行风光互补发电系统的建设，对这两种能源的需求，有系统性满足能力的地区才适宜建立风光互补发电系统。这些限制性条件在客观上限制了风光互补发电系统的扩大发展[2]。

虽然风光互补发电系统的使用受到不小的限制，但是在适宜的地区进行风光互补发电系统的建设，能够有效的提高风光互补发电系统的发电效率，而且随着光伏电池产业制造规模的扩大，技术效率的不断提高，生产成本的不断下降，其用户系统的供电成本会不断下降，在一些环境条件优越的地区已经率先实现了风光互补发电系统的并网发电，通过实践的检验风光互补发电系统被证明是一种行之有效的清洁能源利用形式，在社会经济生活中具有实用价值，值得大范围的推广应用[3]。

3、风光互补发电系统的推广前景

风光互补发电作为一种创造性的清洁能源结合体出现在社会经济活动中，其本身的优势是较为明显的，作为一种清洁能源与其他的清洁能源相比有着明显的成本优势，作为一种新型能源相比于传统能源有清洁无污染的优势，作为一种综合性的能源利用方式它的资源利用效率更高，這一清洁能源生产方式在应用过程中的种种优势，都促进了它在市场经济中的推广应用。随着我国经济的发展和经济发展模式的转变，在未来，清洁能源必将占据能源供应的主体地位，而风光互补发电系统必将以自己独有的优势成为清洁能源中的佼佼者[4]。在未来的能源生产领域大放异彩。

对于风光互补发电的应用推广，可以运用系统性分析的原则进行，风光互补发电系统本身是一种综合性的清洁能源利用系统，在这一利用过程中风能和太阳能，能保持微妙的平衡以提高总体的能源利用效率，但是在推广应用过程中要综合的考虑风能和太阳能的利用条件，限制条件太多，在大规模的推广应用时必然会受到限制，如果在推广过程中能够结合其他的清洁能源形式，将风光互补发电系统作为一个清洁能源的综合利用系统来进行推广，必然可以减少推广过程中的阻力，扩大风光互补发电系统的影响，提高风光互补发电系统的市场占有率。

结论

风光互补发电系统作为一种面向能源建设现代化，面向能源建设未来的可再生清洁能源利用系统，其通过对风能和太阳能两种清洁能源的综合利用，有效的提高了清洁能源的利用效率，降低了清洁能源的生产成本，提高了可再生清洁能源的市场竞争力，真正让清洁能源的“应用”成为现实。

参考文献

[1]沈明.在通信行业中风光互补发电系统设计指南的前期研究[D].河北科技大学，2013.

[2]张东凤.离网型风光互补发电系统的匹配与效益分析[D].南京农业大学，2006.

[3]钟勇.风光互补发电系统中蓄电池充放电控制器的研究[D].合肥工业大学，2006.

风光互补项目可行性报告2 篇4

第一章总论

在党和政府的领导与关怀下，我镇牧业经济发展已逐步走上生态化、效益化、产业化道路，牧区人民生活水平稳步提高，人居环境得到提升。为进一步拓展牧业经济发展空间，提高牧民生活质量，加快社会主义新牧区建设步伐，促进牧区科技文化和人居环境的协调发展，我苏木拟在XXXXX查实施风光互补工程项目，切实解决牧民用电难的问题，推动我旗“和谐安康、社会文明”的总体建设目标。

一、项目名称：XXX

二、项目建设单位：XXXXXXX

三、项目建设地点：XXXXXXX

四、项目负责人：XXXXX（XXX）

五、建设内容及投资总规模：

为嘎查户18牧户实施风光互补工程建设，计划投资XXX万元。

六、效益

该项目的实施，可以为嘎查开展各项工作和牧民生产、生活提供便利条件，为建设社会文明提供后续保障。风光互补工程将为牧民掌握现代科技、加强基层组织教育、各类家电使用和现代电教应用等方面发挥重要作用，并有效提高嘎查便民服务能力和执政能力。

第二章项目建设的背景

风机在牧区的生产、生活中已经获得广泛的应用，其根本原因是便利、实用，但是在无风或风力小的情况下风机产生的电量微弱，无法满足牧户日益增长的用电需求，而风光互补技术采用风机与太阳能发电配套使用，利用高效能的风、光发电机组实现电力的存储及利用，是一项极具社会效益和经济效益、民生效益的新型项目，是牧民生产、生活最基本、最有力的保障，是节能减排和发展循环经济的有效途径。本项目的实施可满足牧户最基本生活需求用电，获取的电能可以供给照明及小功率用电设备，是一项促进牧区协调发展、牧民得到实惠的民心工程。

我旗是一个纯牧业旗，地广人稀，人居分散，牧区电力发展一直处于投入大、效益低的困境。风光互补项目的实施可为牧户提供基本的生产、生活用电。近几年，随着牧区人民生活水平的提高，电脑、冰柜、洗衣机等家庭必备家电正逐步走入牧民生活当中，切实解决牧区电力供应负荷运转的局面势在必行。我苏木通过实地考察、评估，计划XXXXX嘎查实施风光互补项目。通过项目的实施在我苏木和全旗形成新的亮点工程和惠民保障。风光互补项目的实施及相关产业的发展，将为实现牧业增收，牧民受益，推进牧业经济发展，加强基层组织建设及改善人居环境发挥实效作用，为全旗和谐安康，建设社会文明增添新的切入点。

第三章项目建设的必要性和可行性

胡锦涛总书记指出：

一、民生问题是天大的事，决不能懈怠，必须尽心竭力；

二、民心工程是最大的政绩工程，必须认真细致做实做好；

三、社会和谐，说到底取决于民，只有人民感到幸福了，人民内心认同了，社会才能和谐。所以，必须把切实解决和改善民生问题作为我们制定和执行好政策，开展工作、做出成绩的归宿点和落脚点。长期以来，由于我旗人居分散，电力供应及使用一直是困扰牧业发展、牧民生活的瓶颈因素。传统的牧业生产方式没有取得根本性转变，牧区信息闭塞，牧民文化生活贫乏，至今仍保持着日出而作、日落而息的！日时生活方式。为根本上解决牧区用电难这一问题，切实做到民心工程暖民心、心系群众为人民，逐步改善牧民生产、生活条件，我苏木着手从改善人居环境，充实发电设备方面入手，以科学发展观为指导，立足本地自然资源优势，充分开发利用风、光两项能源，以风光互补发电设备为重点，逐步实现牧民生活质量的实效提高和科技兴牧战略。

第四章项目区基本情况

一、地理位置

XXXXXXX位于XXXXXXXXXX镇所在地东北，距苏木所在地60公里，交通便利。

二、气候条件

该地区属中温带半干旱、干旱典型大陆性气候。春、冬两季干燥多风，风向以西和西北为主，多年平均风速为42米／秒；夏季和秋季光照充足，年日照时数2900－3300小时，太阳平均辐射量达142．06千卡／平方厘米。

三、项目区基础设施概况

XXXX嘎查草场总面积XX万亩，牧户XX户、XX人，其中：劳动力XX人； 2010年日历牲畜头数XXX头只，其中大畜XX头，小畜XXX只。嘎查现有机电井XXX眼、大口井XXX眼、标准化暖棚35座3740平米，高产饲料基地1处100亩。

第五章项目建设指导思想和建设原则

一、指导思想

坚持以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，全面贯彻落实科学发展现，坚持把社会效益放在首位，以政府为主导，加强领导、统筹协调、加大投入、强力推进，不断完善牧区基础设施建设。根据自治区盟以及我放牧区建设相关政策和总体要求，充分调动全社会各方面力量，从嘎查实际出发，以提高人民生活质量，实现经济可持续发展为目标，依靠政策、科技和资金支持，把基础设施建设与我旗经济发展紧密结合起来，正确处理好当前与未来、局部与全局的关系，切实落实好风光互补项目的实施，促进经济效益、社会效益和民生效益的协调统一。

二、基本原则

1．坚持实事求是的原则。根据当地实际情况，合理安排风光互补项目牧户的落实，以贫困户和养殖专业户为主要扶助对象。

2．依靠政策、科技和资金支持，把风光互补项目与社会经济发展、扶贫攻坚与文明建设紧密结合。

3．坚持把社会效益、经济效益、民生效益作为项目的切入点抓紧、抓实。

4.充分依靠群众，广泛动员牧民积极参与，同时依托项目实现科教、文化、生产生活的协调统一。

第六章项目建设主要内容

帮助X户牧户购置风光互补式发电机，解决其照明及日常生活用电。每台风光互补发电机X元，其中：牧户自筹X元，项目补助X元。申请上级项目资金X元。

四、项目资金来源

该项目计划总投资X元。其中：

1、牧民自筹资金X元。

2、申请上级项目资金XXXXXXXX元。

第七章

效益分析

一、社会效益

1、该项目的实施可以提高贫困牧民的生活质量，使他们与高速发展的社会生活接轨，逐步走上脱贫致富的道路。

2、该项目的实施在全面提高项目区牧民生产生活质量的基础上，为今后深入开展科技学习和创建社会文明、实践科学发展观提供了保障平台。

3、该项目的实施在一定程度上为边境牧民送去党和政府的关怀，为和谐安康、建设社会文明作出贡献。

二、经济效益

1、该项目实施后可减少柴油、汽油发电机设备的使用，项目达到辐射其他牧户的规模后，节能减排作用明显；

2、牧户户均月用电80度，按0．5元计算，五年的使用期，18户牧户可节省电费43200元。

三、民生效益

风光互补发电及应用 篇5

关键词：风光互补发电系统,新能源,实验系统

1 研制背景

银川能源学院是一个以能源技术为主干学科的高等本科院校, 电力学院是一个以发电技术、电气技术及能源与动力技术为主的学院, 现配备有中型风光互补发电设备。在教学中实验室配有数百瓦容量的小型风力发电机实验系统。实验中感到存在如下问题。一是真实感不够, 不能真实反映实际运行风力发电机的情况。二是仅限于实验室, 无法长期连续运行教学效果很不理想。而我院作为新能源供电电源的中型风光互补发电系统又能进行实验, 为了使学生更好的掌握风电技术, 提高真实感加强学习效果我们研制了该实验装置, 配置了实验台将运行中的风光发电机组在运行中的数据及实时变化状况通过操作台真实的检测和记录下来。使学生直观清晰的了解风光互补发电的原理和特性, 极大的提高了学习效果。如图1所示。

2 装置的特点及创新

该系统具有如下特点

(1) 对正在运行中的实用的风光发电系统的状态参数, 如各部分电、风、光等参量及性能有一个直观透明的观测和了解。

(2) 便于学习掌握和直接观测, 如风速、光照状态变化时风光发电系统内部参数的变化极其规律。

(3) 可以通过改变系统参数如风力、光照单独或组合运行时, 系统结构参数如负荷、容量变化时, 观测内部参数或运行状态的变化。

(4) 可以长期观测风速变化、日照变化、季节变化的积累效应, 及为测量当地风光资源提供第一手的历史数据。

(5) 可以为进一步扩展和研究风光发电实验提供帮助。

3 风光互补系统的基本构成及作用

3.1 风光互补发电系统实验装置的硬件组成及作用

风光互补发电系统实验装置的硬件组成包括风力发电机组、太阳能发电组、风光互补控制器、逆变器、数据采集器、数据采集柜、蓄电池组、负载箱、控制柜等。在整个控制系统中通过风力发电机组和太阳能电池板, 将大自然中的风能和太阳能转换为电能在通过电缆线将发电机组发出的电输送到控制器中。这里控制器的主要作用是, 将风力发电机组和太阳能发电组发出的电, 统一转换为直流电输送到电池组中。用电池组将电能储存起来, 并通过控制器控制电池组的充电量。当控制器检测到电池组电压低于电池组额定电压时, 控制器开始向电池组中充电 (充电电压要高于电池组电压) 。当控制器检测到电池组电压高与电池组额定电压时控制器会将多余的电能输送到卸荷器中转化成热能释放掉。在整个的控制过程中控制器同时会检测风力机组的输出电压, 当蓄电池充满后控制器会控制风力机转子转速, 以防止风力机转速过快失控发生事故。电池组在将储存起来的电能输送到逆变器中, 通过逆变器将蓄电池输送出来的直流电转换为我们日常使用的交流电。在这个过程中蓄电池主要是收集电能并输出一个相对稳定的电能, 因为蓄电池输出的是直流电通过逆变器逆变后我们就可以得到一个恒定频率, 电压电流变化不大的可使用的交流电。在通过负载箱的接入来检测不同风速不同光照下的发电量的变化。为了达到一个长时间的工作状态, 我们又不能保证每天的风速都能达到风力发电机的切入风速, 每天光照满足太阳能发电板的要求的前提下采用风光互补控制。全系统结构连接图如图2所示。

3.2 数据采集柜组成及作用

数据采集柜主要有电流互感器、控制变压器、数据采集电路板等构成。在整个的数据采集系统中我们需要将交流电转换为直流电, 将高电压转换为数据采集器可以识别的电压同时满足保护措施。所以我们在控制柜中装入了数据采集板、控制变压器、电流互感器等。数据采集柜的作用是将交流变换为直流, 将电流信号转换为电压信号, 同时满足输出电压为数据采集器容许电压。控制变压器主要用于降压和隔离使用做到降低电压和保护电路的作用。电流互感器主要用于变换电流为数据采集柜电路板容许电流。其中风机电流检测框图如图3所示。

3.3 数据采集

风光互补发电系统实验装置数据采集部分包括有数据采集卡和数据采集软件两部分。数据采集卡主要采用USB-1612M型12路16位同步采集卡, 通过数据采集柜将数据采集卡容许电压接入到数据采集卡的专用端子上, 这里数据采集柜的输出数据主要包括了各风机组的输出电压、电流, 太阳能板的输出电压、电流, 蓄电池的电压、电流, 逆变器的逆变电压等数据采集卡逻辑框图如图4所示。

参考文献

[1]何道清.风光互补发电系统的应用[M].北京:化学工业出版社, 2012 (07) .

[2]马明建.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学出版社, 2005 (09) .

垂直式风光互补发电系统 篇6

1整体设计

该风光互补发电系统首先将垂直轴风力发电机代替了水平轴风力发电机, 从而实现了高效率的风能利用。因为垂直轴风力发电机的叶片不受风向限制, 有风吹来时, 叶片都将转动, 而且启动风速低, 从而增加了风能的利用率, 提高了发电效率。另外该系统还具有太阳能板自动跟踪太阳光移动的功能, 在太阳能板下安装有电机, 通过光敏电阻采光, 将电压差数据传入单片机中, 再由单片机自动控制太阳能板下的电机运动, 这样可使太阳能板始终追随太阳光的运动而运动, 最大程度地实现采光, 增加太阳能的利用率。图1和图2分别给出了该系统的框图和实物图。

2风光互补系统主要部件的设计和实现

风光互补发电系统主要部件是:垂直式风力发电机, 太阳能自动跟踪系统, 逆变器等。下面主要针对垂直式风力发电机, 太阳能自动跟踪系统, 逆变器等这些重要部件的设计进行介绍。

2.1垂直轴风力发电机

垂直轴式风力发电将风力转化为机械能, 再由风力发电机将机械能转化为电能。垂直轴式风力发电机的优点是无论哪个方向的风都可以吹动叶片, 所以垂直式风力发电机的发电效率比水平轴风力发电机高。由于风力发电机输出的是交流电, 需要将发出的电能整流滤波后再将电能输入到蓄电池中。该系统采用的风力发电机输出电压为12 V, 而蓄电池输入电压也12 V, 所以不需要降压, 直接整流就可以了。风力发电机输出的电能可直接作为输入给整流滤波电路, 这样可将交流电转变为直流电, 图3为整流滤波电路。

2.2追踪式太阳能发电

2.2.1降压斩波电路

该系统中的太阳能板采用的是单晶硅125*125的类型, 输出电压为18 V, 转换效率在18%以上。要把太阳能板输出的18 V直流电输入到12 V的蓄电池中, 需要降压斩波电路。输出电压平均值为由此可知占空比α减少, 输出电压U0也减少。 (ton为V处于通路的时间, toff为V处于断态的时间, T为开关周期, α为导通占空比。E为太阳能板发出的电能, Em是经过降压斩波后输送到蓄电池的电能。

2.2.2太阳能自动跟踪系统

太阳能自动跟踪系统是指由在太阳能板上4个角每个角各安装一个光敏电阻, 根据太阳位置由东到西的移动, 由于太阳位置不同而使光敏电阻电平不同的原理, 再使用单片机控制步进电机使太阳能板上下东西移动。当太阳升起时, 太阳能板是朝向东边的。当正午太阳在正上方时, 太阳能板是水平的。当太阳下山时, 太阳能板是朝向西边的。这样就能使太阳能板的发电效率升高。4个光敏电阻分布在太阳能板的4个角, 当4个光敏电阻受到太阳光照时, 4个光敏电阻产生的电压是不一样的, 光敏电阻将信号传送到单片机, 单片机就会作出指令, 让步进电机转动, 从而实现太阳能板可以随着太阳位置的变化而变化。

2.3逆变电路

太阳能板和风力发电机都将产生的电能存入蓄电池中, 蓄电池中的电能是12 V直流电。一般不可能将12 V的直流电直接供市民使用, 需要有对这个直流电升压后再逆变的过程。下面是逆变电路图, 先将蓄电池输出的直流电经过升压斩波电路升压, 再输入到逆变电路中。

3系统测试

3.1太阳能自动跟踪系统测试实验

为了验证太阳能跟踪系统的发电效率, 首先选择在某一天的不同时段对该系统进行试验测试, 并跟一个不带太阳光自动跟踪能力的太阳能发电系统 (以下简称“固定的太阳能板”) 进行对比。选择对比的时间是一天中午12点, 下午2点, 下午4点, 下午6点。具体实验数据如表1所示。

从结果可以看出自动跟踪式太阳能板比固定式太阳能板的输出电流高, 即它的发电效率更高。

3.2垂直轴风力发电机测试实验

垂直轴风力发电机相比于水平轴式发电机的优点是能适用于各种风向环境下, 由于各种风向的风都能吹动垂直轴风力发电机的叶片, 所以它的发电效率要比水平轴发电机发电效率要高。而且根据资料, 如果垂直轴发电机的翼型和安装角选择合适, 风速只要能达到2 m/s就能使垂直式发电机的叶片转动, 而水平轴式风力发电机要达到5 m/s才能转动, 这就说明垂直轴式发电机比水平轴式发电机容易转动, 这是优于水平轴发电机的。所以为了进一步证明垂直轴风力发电机的发电有效性, 我们做了如下实验, 同样还是选择在同一时间, 同一环境下, 将垂直轴风力发电机和水平轴发电机进行对比, 观察它们的输出电流, 具体实验结果如表2所示。

由表2可知, 垂直式风力发电机比水平轴发电机的发电效率高28%左右。

4结语

该文介绍了一项大学生创新创业训练项目—垂直式自动跟踪风光互补发电系统, 阐述了整个设计流程, 在此基础上进行了实物制作调试和对比实验。该系统利用两项新型清洁能源—风能和太阳能发电, 通过相应的改进和有效结合, 例如: (1) 使太阳能板可以自动追踪太阳光的运动, 增大阳光照射面的面积, 使太阳能板发电效率升高; (2) 风力发电机采用了垂直轴风力发电机, 减小了启动风速, 而且它可以被任意方向的风吹动, 增大了发电效率, 从而实现高效并网发电。该系统还可用于多种环境的发电使用, 如:山区的孩子可以用风光互补发电系统发出的电上晚自习, 可以做个路灯等。同时既可以并网使用, 也可以独立发电使用。相比于传统能源, 风光互补发电无污染, 成本低, 随着技术的成熟, 风光互补成本不断降低, 利用率也会越来越大, 甚至在未来, 这种新型发电方式将可能会取代传统发电方式, 有广阔的应用前景。

摘要：该文介绍了一种风力发电和太阳能发电的互补发电系统的设计和实现。新型能源具有无污染, 资源足等特点, 我国国土面积大, 一年太阳的照射量所产生的太阳能, 可相当于燃烧数以亿计的煤;若在新疆等高海拔地区建立大型风力发电厂, 其产生的电量将减轻传统能源发电厂的压力。该系统主要由太阳能发电组件、风力发电组件、风光互补控制器、蓄电池及逆变器等主要部件组成, 通过使用垂直轴风力发电机代替传统的水平轴发电机, 以及太阳能板由单片机控制自动跟踪太阳光移动, 提高了发电效率, 结果显示该系统具有一定的推广应用价值。

关键词：垂直轴风力发电机,太阳能板,自动跟踪,风光互补发电系统

参考文献

[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京高等教育出版社, 2006.

[2]陈海宴.51单片机原理及应用:基于Keil与proteus:2版[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2013.

[3]王兆安.电力电子技术[M].机械工业出版社, 2009.

风光柴储互补发电系统研究 篇7

1 风光柴储发电系统

风光柴储发电系统的主要组成由下图1所示。

1.1 发电部分

风光柴储发电系统的发电部分是由太阳能光伏电池组和风力发电机组两大部分组成。风力发电就是将风能转化为机械能, 进而由发电机将机械能转化为电能。而光伏发电部分就是运用太阳能电池板的光生伏打效应将光能转化为电能。在风光柴储互补发电系统中, 风能和电能可以独立的进行的发电同时也可以进行混合式的共同发电, 其发电的具体形式还是要以当地的发电综合成本和自然资源条件来决定。按照发电成本而言, 太阳光伏发电的综合成本要远远高于风能发电的综合成本, 因此, 依据光能和风能在时间以及地域上的互补性, 采取必要措施, 实现两者之间的最佳配比, 一方面能有效的降低发电系统的综合成本, 另一方面又能实现供电的安全性和可靠性。

1.2 储能部分

太阳能和风能都属于一种不固定性的能源, 不稳定特性比较明显, 所以在供电过程中很有可能出现忽高忽低、时有时无的现象。为了充分保障供电系统的稳定性和可靠性, 所在在发电系统中设置了必要的储能环节, 该环节的作用就是有效的将光伏发电系统或者风力发电系统发出的电能收集储存, 确保在供电不足时保证稳定供电的需求。目前, 储能部分利用的最合理、最经济的储能方式就是利用铅酸蓄电池进行储能操作, 实现将发电系统发出的电能转化为化学能, 同时将转化为化学能的电能再次转化为电能释放出来, 还有着保持负载平衡和调节能量的作用。

1.3 控制部分

控制部分系统的主要功能是电池工作状态综合监测, 根据当地光照和风的强度等因素, 来调节和切换电池的控制工作。在整个风光柴储互补发电系统中, 最重要最核心的部件就是风光互补控制器, 其对蓄电池的管理和控制一般都是利用了PWM无极卸载的方式, 在这一环节中, 控制器的作用是最关键的, 要保证蓄电池不会被过充和过放, 充分保证了蓄电池的使用寿命, 同时对于整个发电系统的供电稳定性和连续性提供了保障。

1.4 逆变部分

因为在发电系统中, 蓄电池所输出的是直流电流, 因此也就只能给直流负载供电, 但是在日常生活中还存在着一种交流电流的形式, 要完成对交流负载的供电, 就需要提前对直流电流进行必要的转换过程, 而实现直流电向交流电转变的装置就是逆变器, 逆变器也作为了风光柴储发电系统的核心部件之一, 该系统对逆变器有着严格的要求, 逆变器本身具有自动调压功能, 可以提高高质量的风力发电系统的质量。

2 风光柴储互补发电系统的合理性分析

2.1 资源利用的合理性

风能和太阳能都是一种极为普遍的可再生的自然资源, 由于地球表面对于太阳能的吸收能力的不同, 造成了温差的出现, 从而温差的存在也促使了风的形成。太阳能和风能具有很强的互补性, 如在白天光照强而风力弱, 而在晚上光照很弱, 但风力较强。正是由于风能和太阳能在时间和地域上的互补性, 使得发电系统有了较好的资源匹配。

2.2 系统配置的合理性

风光柴储互补发电系统相比单一的发电系统具有明显的稳定性强、成本低等优势。因此, 作为一种全新的发电系统--风光互补发电系统, 有效的解决了单独的风能发电和光伏发电系统在运行过程中所存在的问题, 该系统能够有效的实现太阳能和风能之间的良好互补, 获得足够稳定的电能输出, 有效的保证了系统稳定可靠的供电。在供电量相同的情况下, 该系统优于其他系统的一点就是能够大大的减少蓄电池的容量, 有效的保证了蓄电池的使用寿命。

结语

近年来, 经济快速发展的同时给自然资源和生态环境也带来了严峻的问题, 要实现能源的可持续发展, 就要求我们在合理利用常规能源的同时还要大力开发和利用新型清洁能源如风能、太阳能。随着光伏发电和风力发电技术的不断发展和成熟, 风光柴储互补发电系统作为一种新型的发电系统, 必将会在工业方面得到广泛的推广和应用。

摘要：风光柴储互补发电系统是一种清洁、高效的供电系统, 是一种独立的电力系统, 在工业化过程中得到了广泛的应用。本文主要介绍了风光柴储互补发电系统的基本构成, 分析了风光柴储互补发电系统配置和资源利用的合理性。

关键词：风光互补发电系统,清洁,电源系统,资源利用

参考文献

[1]卢耀文.风光柴互补发电系统并网逆变器的研究[D].兰州理工大学, 2010.

[2]李品.独立运行风光储互补发电系统优化设计研究[D].华北电力大学 (北京) , 2011.

[3]王涛.小型风光互补发电系统控制器的研究[D].合肥工业大学, 2009.

[4]王龙飞.风光柴蓄互补发电集成装备系统研究[D].合肥工业大学, 2007.