風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)研究

魏小鋒

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)研究

魏小鋒

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種清潔、高效的供電系統(tǒng)，是一種獨(dú)立的電力系統(tǒng)，在工業(yè)化過程中得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹了風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的基本構(gòu)成，分析了風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)配置和資源利用的合理性。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；清潔；電源系統(tǒng)；資源利用

風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)系統(tǒng)集合了太陽能和光能的優(yōu)勢，是具有較高性能的新型發(fā)電系統(tǒng)。太陽能和風(fēng)能都屬于可再生能源，對(duì)其利用完全擺脫了常規(guī)再生能源有限性的制約，而且兩種資源都屬于清潔能源，在利用過程中不會(huì)出現(xiàn)任何環(huán)境污染問題。同時(shí)，在風(fēng)能和太陽能兩者之間，與生俱來就具備了一種天然的互補(bǔ)性。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能發(fā)電技術(shù)和光能發(fā)電系統(tǒng)日益完善并取得了突破性的進(jìn)展，為當(dāng)今的風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展也提供了一定的技術(shù)支持，因此，風(fēng)光柴儲(chǔ)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用具有十分廣闊的前景，而且也必將會(huì)得到越來越多的關(guān)注。

1 風(fēng)光柴儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)

風(fēng)光柴儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)的主要組成由下圖1 所示。

1.1 發(fā)電部分

風(fēng)光柴儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電部分是由太陽能光伏電池組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組兩大部分組成。風(fēng)力發(fā)電就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。而光伏發(fā)電部分就是運(yùn)用太陽能電池板的光生伏打效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能。在風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)能和電能可以獨(dú)立的進(jìn)行的發(fā)電同時(shí)也可以進(jìn)行混合式的共同發(fā)電，其發(fā)電的具體形式還是要以當(dāng)?shù)氐陌l(fā)電綜合成本和自然資源條件來決定。按照發(fā)電成本而言，太陽光伏發(fā)電的綜合成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)能發(fā)電的綜合成本，因此，依據(jù)光能和風(fēng)能在時(shí)間以及地域上的互補(bǔ)性，采取必要措施，實(shí)現(xiàn)兩者之間的最佳配比，一方面能有效的降低發(fā)電系統(tǒng)的綜合成本，另一方面又能實(shí)現(xiàn)供電的安全性和可靠性。

1.2 儲(chǔ)能部分

太陽能和風(fēng)能都屬于一種不固定性的能源，不穩(wěn)定特性比較明顯，所以在供電過程中很有可能出現(xiàn)忽高忽低、時(shí)有時(shí)無的現(xiàn)象。為了充分保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，所在在發(fā)電系統(tǒng)中設(shè)置了必要的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的作用就是有效的將光伏發(fā)電系統(tǒng)或者風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能收集儲(chǔ)存，確保在供電不足時(shí)保證穩(wěn)定供電的需求。目前，儲(chǔ)能部分利用的最合理、最經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能方式就是利用鉛酸蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能操作，實(shí)現(xiàn)將發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，同時(shí)將轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的電能再次轉(zhuǎn)化為電能釋放出來，還有著保持負(fù)載平衡和調(diào)節(jié)能量的作用。

1.3 控制部分

控制部分系統(tǒng)的主要功能是電池工作狀態(tài)綜合監(jiān)測，根據(jù)當(dāng)?shù)毓庹蘸惋L(fēng)的強(qiáng)度等因素，來調(diào)節(jié)和切換電池的控制工作。在整個(gè)風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，最重要最核心的部件就是風(fēng)光互補(bǔ)控制器，其對(duì)蓄電池的管理和控制一般都是利用了PWM無極卸載的方式，在這一環(huán)節(jié)中，控制器的作用是最關(guān)鍵的，要保證蓄電池不會(huì)被過充和過放，充分保證了蓄電池的使用壽命，同時(shí)對(duì)于整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性和連續(xù)性提供了保障。

1.4 逆變部分

因?yàn)樵诎l(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池所輸出的是直流電流，因此也就只能給直流負(fù)載供電，但是在日常生活中還存在著一種交流電流的形式，要完成對(duì)交流負(fù)載的供電，就需要提前對(duì)直流電流進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換過程，而實(shí)現(xiàn)直流電向交流電轉(zhuǎn)變的裝置就是逆變器，逆變器也作為了風(fēng)光柴儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，該系統(tǒng)對(duì)逆變器有著嚴(yán)格的要求，逆變器本身具有自動(dòng)調(diào)壓功能，可以提高高質(zhì)量的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的質(zhì)量。

2 風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的合理性分析

2.1 資源利用的合理性

風(fēng)能和太陽能都是一種極為普遍的可再生的自然資源，由于地球表面對(duì)于太陽能的吸收能力的不同，造成了溫差的出現(xiàn)，從而溫差的存在也促使了風(fēng)的形成。太陽能和風(fēng)能具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，如在白天光照強(qiáng)而風(fēng)力弱，而在晚上光照很弱，但風(fēng)力較強(qiáng)。正是由于風(fēng)能和太陽能在時(shí)間和地域上的互補(bǔ)性，使得發(fā)電系統(tǒng)有了較好的資源匹配。

圖1 風(fēng)光柴儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)

2.2 系統(tǒng)配置的合理性

風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)相比單一的發(fā)電系統(tǒng)具有明顯的穩(wěn)定性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢。因此，作為一種全新的發(fā)電系統(tǒng)--風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，有效的解決了單獨(dú)的風(fēng)能發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所存在的問題，該系統(tǒng)能夠有效的實(shí)現(xiàn)太陽能和風(fēng)能之間的良好互補(bǔ)，獲得足夠穩(wěn)定的電能輸出，有效的保證了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的供電。在供電量相同的情況下，該系統(tǒng)優(yōu)于其他系統(tǒng)的一點(diǎn)就是能夠大大的減少蓄電池的容量，有效的保證了蓄電池的使用壽命。

結(jié)語

近年來，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)給自然資源和生態(tài)環(huán)境也帶來了嚴(yán)峻的問題，要實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，就要求我們在合理利用常規(guī)能源的同時(shí)還要大力開發(fā)和利用新型清潔能源如風(fēng)能、太陽能。隨著光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，風(fēng)光柴儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為一種新型的發(fā)電系統(tǒng)，必將會(huì)在工業(yè)方面得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

[1]盧耀文.風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的研究[D].蘭州理工大學(xué)，2010.

[2]李品.獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)光儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2011.

[3]王濤.小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2009.

[4]王龍飛.風(fēng)光柴蓄互補(bǔ)發(fā)電集成裝備系統(tǒng)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2007.

[5]趙昕宇.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電潛力分析與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

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