风光互补新能源成新趋势

2024年3月13日发(作者：大众高尔夫最新款图片)

产品与应用

风光互补新能源成新趋势

刘山凤1龙江1方韬2

(1．南昌大学信息工程学院，南昌330031；2．武汉长航集团电机厂，武汉430025)

摘要风能、太阳能作为一种无污染、可再生的绿色能源，在远离电网和近期内电网还难以

到达的农村、边疆等地发展潜力巨大。风光互补发电系统是合理的独立电源系统，这种合理性表

现在资源配置、技术方案和性能价格上的合理。正是这种合理性保证了风光互补发电系统的高可

靠性和优越性。

关键词：风能；太阳能；风光互补发电；合理性

TheNewTrendof

Wind-Solar

Hybrid

Generation

System

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Shanfengl

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(!．Department

ofElectrical

Engineering，NanchangUniversity,Nanchang

33003

1；

2．Wuhan

Changjiang

National

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430025)

Abstract

Wind

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of

Wind-Solar

Hybrid

Generation

System．

Key

words-windandsolar

energy；green

renewable

energy；wind-solarhybridgeneration

system；

reasonable

l

引言

的供电。风光互补发电系统是一种多能互补发电方

式j我国属于季风气候区，一般冬季风大，太阳辐

能源是人类社会生存与发展的物质基础，更是射量小，夏季风小、太阳辐射量大，正好可以相互

国民经济发展的基础。进入到工业社会后，人类在补充利用。

飞速发展自己的文明过程中，经过了多次能源危机。

位于我国中西部的内蒙古、甘肃、新疆、青海、

人们开始认识到，无限制的开采煤炭、石油、天然西藏等省区，仍有上万个村落没有通电。由于分布

气等化石能源，终有使资源枯竭的一天。化石能源非常分散，用电量十分有限，采用延伸电网的方案，

的逐渐枯竭，为人类以煤炭、石油、天然气为主的

耗资巨大，因此是不可行的。而有关资料湿示，这

能源体系敲响了警钟。为了人类社会经济能够平稳些地区蕴藏着十分丰富的风能、太阳能资源。我国

发展，人类迫切需要寻找其他可替代的能源资源。东北、西北、沿海地区3～20m／s风速全年累计在

风能、太阳能都是取之不尽、用之不竭的可再生能3000h以上：6～20m／s风速全年累计在750h以上：

源，它们在新能源和可再生能源中备受关注，其发8～20m／s风速全年累计在500h以上，有效风能密

展速度也很惊人，最近几年来，每年均以40％左右度在100W／m2。特别是在新疆境内，气候干燥，全

的速度匕速发展。但它们又都是不稳定的、不连续年日照时间长达2470～3380h，

太阳辐射能为

的能源，单独用于无电嘲地区，需要配备相当大的5200～6400MJ／m2。要解决长期稳定可靠的供电问

储能设备，或者采取多能互补的办法，以保证稳定题，只能依赖当地的自然能源。太阳能和风能是最

2008年第12期电气技术I

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产品与应用

普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。

2风能、太阳能资源特点

(1)风能、太阳能都是取之不尽、用之不竭的

可再生能源。从长远利益来看，人类为免除矿物燃

料资源枯竭的潜在威胁，科学调整目前的能源结构，

怎样充分利用自然资源已是势在必行，而且在观念

上已开始转变。

(2)风能、太阳能就地可取，不需运输。矿物

能源煤炭和石油资源地理分布不均匀，和工业的布

局不均衡造成了煤炭和石油的不均衡。对一些高山、

海岛、草原等电嗍不易到达的地方，充分利用气象

能源这一优点，合理地使用风能和太阳能发电装置，

就更加显示出其优越性。

(3)风能、太阳能分布广泛，分散使用。国际

上一般将10m高处密度大于150----200W／m2的风能

作为有利用价值的风能。全世界约有213的地区能

够达到。太刚能，一般大f

6300MJ／m2，就有较高利

用价值，世界一卜约有1／2的地区可以达到这个数值。

(4)无污染、可再生的绿色能源。不破坏生态。

人类利用矿物的过程中，必然释放出大量的有害物

质，使人类牛存的环境遭到破坏和污染。此外，其

它新能源中如水电、核电、地热发电在开发利用中，

也都存在一些不容忽视的环境问题。但太阳能和风

能在利用过程中不会给空气带来污染，也彳i会破坏

生态，是一种清洁安拿的能源。

(5)可再生的绿色能源。煤炭、石油和天然

气等是经过漫长的年代形成的，短期足无法恢复

的，属非再生能源，Lj前占世界能量需求的98％左

右。所以一方面致力予提高能源的有效利用率，节

制利用矿物能源，另一方面必须积极开发再生能源

和核源。

3风光互补发电系统简介

风能、太阳能都是取之不尽、用之不竭的可再

生能源，它们在新能源和可再生能源中备受关注，

其发展速度也很惊人，最近几年来，每年均以40％

左右的速度飞速发展。但它们又都是不稳定的、不

连续的能源，单独用于无电网地区，需要配备相当

大的储能设各，或者采取多能巨补的办法，以保证

稳定的供电。风光互补发电系统足一种多能互补发

电方式。

风光互补发电系统的结构如图1。

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I电哗技难2008年第12期

图l风光互补发电系统结构框图

该系统根据风力和太阳辐射的变化情况，可在

以下三种模式下运行：①风力发电机组独自向负载

供电；②太阳能光伏系统独自向负载供电；③风力

发电机组和太阳能光伏系统联合向负载供电。

图2风光互补发电系统流程图

风光互补发电系统流程图见图2，从图中可以

看出由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电

系统在资源上弥补了风电和光电独屯系统在资源上

的缺陷。风光互补发电比单独风力发电或光伏发电

有以下优点：①利用风能、太阳能的互补特性，可

以获得比较稳定的总输出，系统有较高的稳定性和

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通过合理的设计与匹配，可

以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不

用启动备用电源如柴油发电机组等，可获得较好的

社会效益和经济效益。所以综合开发利用风能、太

阳能，发展风光互补发电系统有广阔的应用前景和

发展前景。

4风光互补发电的优越性

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。风能足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。

因此，太阳能与风能在时间上和地域上都有很

强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上太

阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风

能,JJn强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太

阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补

性使风光互补发电系统在资源七具有最佳的匹配

性，风光互补发电系统足资源条件最好的电源系统。

独立的风电和光电系统都存在一个共同的缺

陷，就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不

平衡，风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能

稳定供电，但每天的发电鼍受天气的影响很大，会

导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态，这也是引

起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。

由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电

系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上

的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变

环节是町以通用的，所以风光互补发电系统的造价

可以降低，系统成本趋于合理。

5风光互补发电系统的合理性

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、蓄电池组和逆变器等几部

分组成，发电系统各部分容量的合理配置对保证发

电系统的可靠性非常苇要。风光互补发电系统安装

地点的太阳能和风能的资源状况是系统光电板和风

机容量选择的一个重要依据，一般根据资源状况来

确定光电板和风机的容量系数，在按用户的日用电

量确定容量的前提下再考虑容量系数，最后确定光

产品与应用

电板和风机的容量。

风光互补系统的设备配置灵活，可根据当地的

资源、资金实际情况及负载容量大小灵活配置风机

和太阳能电池大小多少，使资金资源合理利用。由

于用模块控制技术，提高了能源的利用率，便于控

制易实现自动化，可使保护功能更加齐全，还具有

工作稳定可靠，体积小、重量轻、操作维护方便的

特点。

6结论

风光互补发电系统资源配置合理，技术方案合

理，性能价格合理。正是这种合理性保证了风光互

补发电系统的高可靠惟和优越性。风能和太阳能是

目前全球在新能源利用方面技术成熟、且具规模化

和产业化发展的行业，而风力发电和太阳能发电两

者互补性的结合实现了两种新能源的资源配置、技

术方案、性价比上的合理化，为新能源在社会发展

中的普及推广应用奠定了基础。风光互补发电系统

势必成为新能源的新趋势。

参考文献

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作者简介

刘山风(1984．)，女，南昌大学信息工程学院自动化系在读硕士研

究生，研究方向为风力发电，电气工程及自动化。

2008年第12期电号技堆I

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