山區風光互補發電系統優化研究

劉江濤　么永強　邢雅周

摘要：針對偏遠山區居民居住分散、電網架設費用高、利用率低等問題，研究并優化了山區風光互補發電系統，闡述了系統組成及其工作原理，優化并選擇了適合偏遠山區的風光互補發電系統。實踐表明：系統供電及并網運行平穩，可以滿足山區居民用電量需求。

關鍵詞：風光互補；發電；優化；卸荷

中圖分類號：TK89 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0137-02

1 引言

目前，我國還有8億多人口居住在農村，偏遠山區大約有2000萬人還未接通電力，偏遠山區距離中心城鎮較遠且分散，不集中，電網架設費用高、利用率低，制約了當地居民生產、生活用電。同時，偏遠山區風能、太陽能儲量豐富，利用風光互補發電系統將豐富的風能、太陽能轉化為電能，可解決偏遠山區居民生產、生活用電，并為冬季取暖提供電能，減少煤炭、木材燃燒、污染物排放，為解決霧霾提供一種可借鑒的發電方式，促進偏遠山區經濟發展。

2 山區風光互補發電系統組成及工作原理

山區風光互補發電系統主要包括將風能轉換為電能的風力發電機、太陽能轉為電能的光伏電池板、整流橋、單雙向DC/DC變換器、控制器、蓄電系統、逆變器、負載、卸荷系統等。該系統利用自然風作為動力，風力發電機的風輪吸收風能，帶動發電機旋轉，將風能轉變為電能，光伏電池板利用光伏效應將太陽能直接轉化為直流電。風能發電經整流橋、DC/DC變換，太陽能發電經單向DC/DC轉化成直流電，并分別直接向直流負載或者通過逆變器逆變向交流負載供電；多余電能經雙向DC/DC變換器，然后儲存到蓄電系統。由于某個時段風能、太陽能特別豐富，發電超出了負載和蓄電系統需要，提前檢測，并通過無極逐漸卸荷方式將多余電能釋放掉；由于某個時段陰天、下雨造成風能、太陽能較弱時，發電不能滿足負載需要，蓄電系統可通過雙向DC/DC變換器向系統供電，使供電系統可以連續、穩定工作。蓄電系統、卸荷系統共同作用起到電能調節和負載平衡的作用，提高電能利用率。

3 山區風光互補發電系統優化

偏遠山區生產、生活用電主要集中于照明、電視、冰箱、洗衣機、電腦及其附件、電風扇、電暖等，日耗電量約為6kW·h，偏遠山區居民各月耗電量、總發電量及盈由圖1、2、3可知：8月份系統發電低于耗電量，可采用減少用電設備的方法避免。同時，依據偏遠山區風能、太陽能資源調查數據，綜合考慮風力發電機、太陽能電池板效率，選用2kW的風力發電機和4塊150W的光伏電池板組成風光互補發電系統。考慮到8月份虧損量，在實際應用中，采用2kW的風力發電機和6塊150W的光伏電池板組成風光互補發電系統，多余電量通過并網供其它附近居民使用，有效地提高了電能利用率，避免了卸荷造成浪費，同時也為安裝用戶帶來了額外的經濟效益，其它少量居民使用多數安裝用戶的多余電能也可滿足用電需求，節約了投資。

4 結語

依據偏遠山區風能、太陽能資源調查數據，采用風光互補發電系統滿足偏遠山區居民用電，優化了系統配置，提高了利用率。實際應用表明系統供電及并網運行平穩，滿足山區居民用電量需求。