内蒙古东建塔式多功能垂直轴风光互补发电机组项目基本情况
内蒙古东建新能源有限公司是在内蒙古呼和浩特注册的独立法人机构的民营企业，公司注册资本6亿元人民币，公司主要经营范围:电力设备及器材安装、销售、调试、维修；输电线路和电站的整体工程施工；电力技术咨询；农业科技技术开发；高科技节能开发等。公司拟在太阳山开发区境内开发建设塔式多功能垂直轴风光互补发电场项目，一期计划建设25台2MW风电塔，计划在10年内发展完成投资建设2MW风电塔1000台。
一、组成结构。
该机组由5大结构系统组成，分别是正棱柱多层塔身、环绕垂直轴磁悬浮发电机、智能控制变电系统、立体环绕太阳能电池阵、攀爬了望观光层。塔基底部直径30米，高度45-90米，地上7层，地下1层为机房，机房内设有安全通道，进排风系统。设有8组风力发电机组，其中7组为中部环绕垂直轴风力发电机组，1组为顶部主发电机组。该发电机组每一组的发电机均采用磁悬浮永磁发电机，具有启动力矩小、工作风速低的特点。
二、主要性能及区别。
1、启动风速低：垂直轴风力发电机对风速要求较小，只要风速达到2-3m/s即可启动发电，而且不需要对风，可确保平稳发电；而水平轴通常在4m/s以上风速才可发电，必须对风。
2、效率高：采用集风和整流系统，风能利用率可达52%以上，年有效发电时数可达6500小时，而水平轴不到1850小时。充分有效利用现有风力资源，不弃风、废风。
3、占地少，维护成本低：采用吸入式原理设计的塔式集风结构，大大缩小机组的空距，节约用地，单塔占地为700㎡/塔基。采用内部楼梯结构设计，可直达各层和顶部，安装和维护方便，减少了停机维修时间，发电成本较低，风场投资回收期缩短到5-8年。
4、体积小，成本低：采用多层统一的结构和桨叶，模块式组装，标准构件体积小，高度与水平轴相当99m，但是最大回转件直径小于20m，而水平轴直径是40m。单件最大重量是20吨，而水平轴是80吨。单件重量轻，制造难度降低，运输方便，机组可布置在接近地面高度，安装及维护费用较低，总成本大大低于水平轴。
5、单机发电能力可调节：该机组单台发电功率可达2MW，水平轴发电量,而且可根据需要灵活调节发电机输出功率。
6、输出电压稳定：借助于智能控制系统与窗口进风调节系统，可自动适应调节输出电压，达到稳定发电效果。
7、投资额大，单塔投资2600万人民币，而水平轴投资1500。
8风光互补发电与景观一体：利用塔式结构特点，采用太阳能环绕分布，高效吸收光能，与风能结合，使发电能力更强。利用塔式多层和中空结构特点，设置封闭的观光层和内部攀爬楼梯，可以登上高处看风景，具有较强的旅游观光价值。
三、效益分析。
1、风机发电量估算：
按照1台风机年工作6500发电小时，发电量2MW计算：一期按25台，年发电量：
亿kwh/年台*25台=亿kwh(度电)
2、经济效益估算：
亿kwh*元/kwh=亿元/年
风光互补发电系统 技术方案
风光互补发电系统技术方案 五寨县恒鑫科技发展有限公司 04月20日
项目背景： 本项目产品小型风力发电机组是离网用户最佳的独立电源系统。 风光互补独立供电系统是当前最广泛应用独立电源系统。风光互补独立供电系统的广泛应用在于它的合理性。 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。风能是太阳能在地球表面的另一种表现形式，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加强。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上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。单独的风机或太阳能发电系统由于受资源条件的限制，对蓄电池组充电时间较短，蓄电池组长时间处于亏电状态而导致蓄电池组的损坏。而风光互补发电系统充电时间较均衡，能够保证蓄电池组处于浮充状态，提高蓄电池组的充电质量并延长了蓄电池组的寿命。 风力发电机和太阳能电池的充电特性不一样，风机的充电特性较硬，而光伏电池的充电特性较软，风光互补电对激活离子运动，防止蓄电池极板硫化有好处，可延长蓄电池组的寿命。 风机和太阳能电池的储能和逆变系统能够共用，且风机的单位造价只有太阳能电池的三分之一左右，因此风光互补发电系统的整体造价能够降低。同时，由于风机和太阳能电池的发电时间上互补，能够减少储能的蓄电池组
风光互补发电系统 方案
光伏发电系统在别墅中的应用方案 1.项目概况 1.1项目背景及意义 本项目拟先设计一个独立系统，安装在别墅屋顶上，用于演示光伏发电系统在别墅中应用的情况，为日后大面积推广提供参考。 1.2光伏发电系统的要求 本项目设计一个5kWp的小型系统，平均每天发电25kWh,可供一个1kW的负载工作25小时。能够满足别墅正常见电的需要（一般家庭每天用电量在10kWh左右）。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 长春北纬43 °05’～45 °15’；东经124 °18’～127 °02’。长春市年平均气温 4.8°C，最高温度39.5°C，最低温度-39.8°C,日照时间2,688小时。夏季，东南风盛行，也有渤海补充的湿气过境。年平均降水量522至615毫米，夏季降水量占全年降水量的60%以上；最热月（7月）平均气温23℃。秋季，可形成持续数日的晴朗而温暖的天气，温差较大，风速也较春季小。 2.2太阳能光伏发电系统原理 太阳能光伏发电是一种新型的发电方式, 基本原理是光生伏特
效应原理, 也就是当太阳光照射在某些特殊材料上, 会引起材料中电子的移动, 形成电势差, 从而由太阳光能直接转换为电能。这其中的特殊材料也就是光伏发电的的最基本元件被称为太阳电池半导体, 即太阳能电池(片), 它包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。光伏发电系统主要由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、控制器等几大部分组成, 由这些电子元器件构成的系统, 安装维护简便, 运行稳定可靠。白天太阳能电池组件将太阳辐射出的光线转变为电能, 储存在蓄电池里, 在夜间或需要时, 从蓄电池里将电能释放出来, 用于照明和其它用途。太阳能电池组件是发电设备, 蓄电池是储能设备, 控制器、逆变器是充放电控制保护和直交流变换设备。 2.3太阳能光伏发电主要部件 (1) 太阳能电池板： 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。 (2) 太阳能控制器： 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其它附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
风光互补发电系统 第一章绪论 1.1 能源与环境问题 能源是是国民经济发展与社会文明进步的基石，能源可持续发展是人类社会可持续发展的重要保障之一。从原始社会开始，化石能源逐步成为人类所用能源的主要来源，这种状况一直延续至科技发达的现代社会。随着人类对能源需求的日益增加，化石能源的储量正日趋枯竭。此外，大量使用化石燃料己经为人类生存环境带来了严重的后果，全世界每天产生约1亿吨温室效应气体，己经造成极为严重的大气污染、温室效应、酸雨等环境影响。开发利用可再生新能源以实现能源可持续发展是人类应对能源问题的有力方法之一。 1.2 新能源发展现状 当前，世界各国普遍重视能源技术创新，技术研发与制度创新越来越受到推崇。美提出培育世界领先水平的科技人员，建设世界一流的能源科技基础设施，整合基础研究和应用研究，加快研究电力储备、智能电网、超导输电、二氧化碳捕获、先进电池、纤维素乙醇、氢燃料以及清洁煤、核能、太阳能和风能等先进发电技术。日本也提出了引导未来能源技术的战略，从2050年、2100年超长期视点出发，展望未来能源技术，制定2030年科技战略。我国也看到新能源发展的紧迫性，加快建立法律法规，积极扶持新能源发展，新能源在我国的发展速度很快。 在新能源体系中，可再生能源是自然界中可以不断再生、永续利用的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用，主要包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。 1.3 互补发电的概念 很多可再生新能源因其资源丰富、分布广泛，而且在清洁环保方面具有常规能源所无 法比拟的优势，因而获得了快速的发展。尤其是小规模的新能源发电技术，可以很方便地就地向附近用户供电，非常近合在无电、少电地区推广普及。不过由于风能、太阳能等可再生新能源本身所具有的变化特性，所以独立运行的单一新能源发电方式很难维持整个供电系统的频率和电压稳定。 考虑到新能源发电技术的多样性，以及它们的变化规律并不相同，在大电网难以到达的边远地区或隐蔽山区，一般可以采用多种电源联合运行，让各种发电方式在个系统内互为补充，通过它们的协调配合来提供稳定可靠的、电能质量合格的电力，在明显提高可生能源可靠性的同时，还能提高能源的综合利用率。这种多种电源联合运行的方式，就称为互补发电。
风光互补发电系统现状及发展状况 高洁琼 (ft西大学 ft西·太原030013) 摘要:本文介绍了风光互补发电系统的结构、工作原理和优缺点,以及风光互补发电系统的发展过程及现状,同时说明其应用前景。太阳能和风能之间互补性很强， 由这两者结合而来的风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性。 关键词: 风能太阳能风光互补系统 1.风光互补发电系统的结构、工作原理、基本要求以及优缺点 1.1风光互补发电系统的结构 风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄 电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。该系统是集风能、太阳能及蓄电池 等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。1.2风光互补发电系统的工作原理及运行模式 风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械 能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；光伏发 电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电， 通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的 220v 交流电，保证交流电负载设备的正常 使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；控制 部分根据日照强度、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：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多 余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的 电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；蓄电池部分由多块蓄 电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系 统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下 运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发 电机组和光伏发电系统联合向负载供电。 1.3风光互补发电系统的优缺点
风光互补发电与应用 1.风光互补介绍 1.1太阳能发电、风力发电发展现状 近年来,关于全球变暖和碳排放害处的环境关注日益增加,于是产生了对清洁和可再生能源发电的新需求,比如风能、海洋能、太阳能、生物和地热发电等。其中,风能和太阳能发电在过去的10年中已有了非常快速的发展。两者均为无污染的丰富的能源,而且可以在负荷中心附近发电,因此无需架设穿越乡村和市区地表的高压输电线路,减少了大量的输电成本。 在当前可利用的几种可再生能源中,风能和太阳能是目前利用比较广泛的两种。同其它能源相比,风能和太阳能有着其自身的优点: （1）取之不尽、用之不竭 太阳内部由于氢核的聚变热核反应,从而释放出巨大的光和热,这是太阳能的根本来源。在氢核聚变产能区中,氢核稳定燃烧的时间可在60亿年以上。也就是说,太阳至少还可以像现在这样有60亿年可以无限度被利用。 风能是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。根据相关估计,在全球边界层风的总能量相当于目前全世界每年所燃烧的能量的3000倍。 （2）就地可取、无需运输
煤炭和石油这类矿物能源地理分布不均,加之工业布局的不平衡,从而造成了煤炭和石油运输的不均衡。这些都给交通运输带来了压力，即使通过电力调度,对高山、古道、草原和高原这类电网不易到达的地区也有很大的局限性。风能和太阳能的分布虽然也有一定的局限性,但相对于矿物能、水能和地热能等能源而言可视为分布较广的一种能源。各个地区都可根据当地的风力、日照状况采取合理的利用方式。 （3）无环境污染 但是风能、太阳能虽然存在上述优点,但也存在着一些弊端: （1）能量密度低 （2）能量稳定性差 由于这些不利因素的存在,在单独利用其中一种能源转变成为经济可靠的电能过程中存在着很多技术问题。这也是几个世纪以来,两种能源利用发展缓慢的原因。但是,随着现代科学技术的发展,风能和太阳能的利用在技术上都有突破和进展,特别是将风能、太阳能综合利用,充分利用它们在多方面的互补性,可以建立起更加稳定可靠、经济合理的能源系统。 1.2风光互补发电的提出 上述分析了风能、太阳能的特点,作为可利用的自然可再生能源,二者在转换过程中都是受季节、地理和天气气候等多种因素制约。但是,两者的变化趋势基本相反,扬其两能各自之长,补其两能各自之短,相互配合利用,因地制宜,能发挥出最大的作用。有鉴于此,很多人都着
风光互补发电系统技术方案 五寨县恒鑫科技发展有限公司 2017年04月20日
项目背景： 本项目产品小型风力发电机组是离网用户最佳的独立电源系统。 风光互补独立供电系统是目前最广泛应用独立电源系统。风光互补独立供电系统的广泛应用在于它的合理性。 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。风能是太阳能在地球表面的另一种表现形式，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加强。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上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。单独的风机或太阳能发电系统由于受资源条件的限制，对蓄电池组充电时间较短，蓄电池组长时间处于亏电状态而导致蓄电池组的损坏。而风光互补发电系统充电时间较均衡，可以保证蓄电池组处于浮充状态，提高蓄电池组的充电质量并延长了蓄电池组的寿命。 风力发电机和太阳能电池的充电特性不一样，风机的充电特性较硬，而光伏电池的充电特性较软，风光互补电对激活离子运动，防止蓄电池极板硫化有好处，可延长蓄电池组的寿命。 风机和太阳能电池的储能和逆变系统可以共用，且风机的单位造价只有太阳能电池的三分之一左右，所以风光互补发电系统的整体造价可以降低。同时，由于风机和太阳能电池的发电时间上互补，可以减少储能的蓄电池组容量，使发电系统造价降低。经济上更趋于合理，随着我国4G通信网的开通，可实现大范围的无线传输图像资料，风光互补监控系统将在森林防火、防盗猎监控、城市乡村的防犯罪监控、古墓群的防盗墓监控、边防地区的防偷渡监控、生态保护区的防盗猎监控、旅游地区的安全监控和矿产资源的防乱开采监控等领域得到广泛的应用，这种监控系统体系不仅能大大降低管理成本，而且能实现有效及时和安全的防护体系。对降低森林火灾，减少资源破坏，提高破案率都有非常极的意义。技术的进步可以促进社会管理手段的进步，同时，新技术的广泛应用才能进一步促进新技术产业的发展。
离网风光互补发电系统的维护 （2013— 2014学年第一学期） 班级： 姓名： 学号： 专业：电气工程及其自动化 时间： 2013年12月 指导教师：
新疆大学电气工程学院 离网风光互补发电系统的维护 一、引言 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的200多年里，建立在煤炭，石油，天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏。各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生，无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。 二、证论 2.1 离网风光互补发电系统简介 风光互补发电系统是一种将光能和风能转化为电能的装置，由于太阳能与风能的互补性强，该系统能弥补风电和光电独立系统在资源上的间断不平衡性、不稳定性。可以根据用户的用电负荷情况和资源条件对系统容量进行合理配置，既保证供电的可靠性，又降低发电系统的造价。同时，风光互补发电系统是一套独立的分散式供电系统，可不依赖电网独立供电，不消耗市电，不受地域限制，环保又节能，还可作为一道典雅的风景为城市景观增姿添彩。风光互补发电系统运行方式分为离网运行和并网运行两种。系统图如下：
图1 离网风光互补发电系统 2.2 离网风光互补发电的风光互补系统的结构简介 本离网型风光互补发电系统采用2组2KW的风力发电机，2KW的太阳能电池组件，通过风机控制器，太阳能控制器向蓄电池组供电，再经过逆变器向设备供电。系统框图如下所示。 图2离网风光互补发电的风光互补系统的结构 2.3 离网分光互补发电系统的工作原理及组件介绍 2.3.1 光互补发电系统的工作原理 风光互补离网发电系统是利用风能发电机和太阳能电池组件将风能和太阳能转换为电能，通过控制器作用将其存储在蓄电池中，然后再由控制器控制蓄电
1.2风光互补技术的发展 1981 年, 丹麦的 N. E. Busch 和 K .llenbach提出了太阳能和风能混合利用的技术问题。最初的风光互补发电系统只是将风力机和光伏组件进行简单的组合。随后美国的 C. I. Aspliden 研究了太阳能、风能混合转换系统的气象问题; 前苏联的N. Aksarni等人根据概率原理, 统计出近似的太阳能、风能潜力的估计值, 为风光互补发电系统的研究和利用提供了科学的数据支持; 1982 年, 我国的余华扬等提出了太阳能风能发电机的能量转换装置, 风光互补发电系统的研究从此进入实际利用阶段。 随着风光互补发电系统研究的深入, 产生了一批初步的研究成果。在软件方面的开发, 主要有西班牙 Zaragoza 大学 Rodo lfo Dufo Lopez 等人用C+ + 语言开发了一套用于风光、光柴油机等互补发电系统的基于遗传算法的优化系统 ( 软件) [ 7] 。 Co lorado State U niversi ty 和 N at ional Renew able Energy Labo rato ry (美国可再生能源实验室) 合作 开发了hybrid2 应用软件。hybrid2 本身是一个很 出色的软件, 它对一个风光互补系统进行非常精确 的模拟运行, 根据输入的混合发电系统结构、负载 特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得1 年 8 760 h 的模拟运行结果[ 8]
。 近年来, 国内外对风光互补发电系统的研究主 要集中在系统的优化设计和合理配置方面。在国 外, 加拿大Saskatchew an 大学Rajesh Karki 等人 研究了独立小型风光发电系统的成本及可靠性, 得 出根据负载和风光资源条件合理配置发电系统, 是 降低发电成本、提高系统可靠性的重要途径, 并指 出互补发电系统扩容的可行性[ 7] 。在国内, 香港理 工大学同中科院广州能源所、半导体研究所合作提 出了一整套利用 CAD 进行风光互补发电系统优化 设计的方法[ 3] 。该方法采用了更精确地表征组件特 性及评估实际获得的风光资源的数学模型, 找出以 最小设备投资成本满足用户用电要求的系统配置。 另外, 合肥工业大学能源研究所提出了风光发电系 统的变结构仿真模型, 用户可以重构多种结构的风 光复合发电系统并进行计算机仿真计算, 从而能够 预测系统的性能、控制策略的合理性以及系统运行 的效率等[ 6] 。华南理工大学设计了新型无刷双馈发 电机, 并通过权值调节方式实现太阳能逆变器最优功率传输[ 3]
2015年全国高职技能大赛 “康尼杯” 风光互补发电系统安装与调试赛项 答题纸（09卷） 工位号: 比赛时间: 2015年06月
1．光伏电池组件开路电压和短路电流的测量 表1 光伏电池组件开路电压和短路电流的测量数据 光伏电池组件 灯1和灯2亮灯1亮 灯1亮且摆杆向东偏移 处于限位位置 开路电压 （V） 短路电流 （A） 开路电压 （V） 短路电流 （A） 开路电压 （V） 短路电流 （A） 1块 2块串联 2串2并 4．简述问题 （1）光伏电池板并联旁路二极管的目的和作用是什么？ （2）在实训中，同学将KNT-WP01型风光互补发电实训系统的2块光伏电池组件串联时，把同极性端输出线连接在一起了。灯1和灯2关闭，用性能良好的万用表测量该串联光伏电池组件的输出电压值为-0.71V；打开灯1，用性能良好的万用表测量该串联光伏电池组件的输出电压值为+13.5V。请叙述可能的原因。
2．绘制S7-200 CPU226输入输出接口图 图3 S7-200 CPU226输入输出接口图
7．光伏电池组件的输出特性测试 表5 摆杆垂直且灯1和灯2亮时的光伏电池组件输出电压和输出电流测量值 组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 表6 摆杆垂直且灯1亮时的光伏电池组件输出电压和输出电流的测量值 组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 表7 灯1亮且摆杆向东偏移处于限位位置时的光伏电池组件输出电压和输出电流的测量值组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12
5.3.1风光互补发电系统设计 风能和太阳能都具有能量密度低、稳定性差的弱点，并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响．然而太阳能与风能在时间上和地域上一般都有一定的互补性，白天太阳光最强时，风较小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强．在夏季，太阳光强度大而风小；冬季，太阳光强度小而风大。太阳能发电稳定可靠，但目前成本较高，而风力发电成本较低，随机性大，供电可靠性差。若将两者结合起来，可实现昼夜发电．在合适的气象资源条件下，风光互补发电系统能提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性，在很多地区得到了广泛的应用．如图5.1为某地10 月份某日典型的太阳能和风资源分布，因此采用风光互补发电系统，可以弥补风能和太阳能间歇性的缺陷。 图5.1 某地10 月份典型日太阳能和风能资源分布图风光互补发电的优势： （1）利用风能和太阳能的互补性，弥补了独立风电和独立光伏发电系统的不足，可以获得比较稳定的和可靠性高的电源。 （2）充分利用土地资源。 （3）保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量。 （4）对系统进行合理的设计和匹配，可以基本上基本上由风光互补发电系统供电，获得较好的经济效益。 5）大大提高经济效益。
风光互补发电系统主要组成部分（1）发电部分：由一台或者几台风力发电机和太阳能电池阵列构成风—电、光—电发电部分，发电部分输出的电能通过充电控制器与直流中心完成蓄电池组自动充电工作。 （2）蓄电部分：蓄电部分主要作用是将风电或光电储存起来，稳定的向电器供电。蓄电池组在风光互补发电系统中起到能量调节和平衡负载两大作用。 （3）控制及直流中心部分：控制及直流中心部分由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成，完成系统各部分的连接、组合及对蓄电池组充放电的自动控制。控制及直流中心具体构成参数由最大用电负荷与日平均用电量决定。 （4）供电部分：供电部分不可缺少的部分是逆变器，逆变器把蓄电池储存的直流电转换为交流电，保证交流负载的正常使用。同时，还有稳压功能，以改善风光互补系统的供电质量。 图5.2 风光互补发电系统 设计一个完善的风光互补发电系统需要考虑多种因素．如各个地区的气候条件，当地的太阳辐照量情况，太阳能方阵及风力发电机功率的选用，作为储能装置蓄电池的特性等．因此，必须选择建立一些先进的数学模型进行多种计算，确定合理的太阳能电池方阵和风力发电机容量，使系统设计最优化． 数学模型计算 1.蓄电池容量计算 蓄电池的容量C 通常按照保证连续供电的天数来计算：
风光互补发电系统 概述 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础，在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。 风光互补发电系统的发展过程及现状 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作开发了hybrid2应用软件。 hybrid2本身是一个很出色的软件，它对一个风光互补系统进行非常精确的模拟运行，根据输入的互补发电系统结构、负载特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得一年8760小时的模拟运行结果。但是hybrid2只是一个功能强大的仿真软件，本身不具备优化设计的功能，并且价格昂贵，需要的专业性较强。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐
内蒙古东建塔式多功能垂直轴风光互补发电机组项目基本情况 内蒙古东建新能源有限公司是在内蒙古呼和浩特注册的独立法人机构的民营企业，公司注册资本6亿元人民币，公司主要经营范围:电力设备及器材安装、销售、调试、维修；输电线路和电站的整体工程施工；电力技术咨询；农业科技技术开发；高科技节能开发等。公司拟在太阳山开发区境内开发建设塔式多功能垂直轴风光互补发电场项目，一期计划建设25台2MW风电塔，计划在10年内发展完成投资建设2MW风电塔1000台。 一、组成结构。 该机组由5大结构系统组成，分别是正棱柱多层塔身、环绕垂直轴磁悬浮发电机、智能控制变电系统、立体环绕太阳能电池阵、攀爬了望观光层。塔基底部直径30米，高度45-90米，地上7层，地下1层为机房，机房内设有安全通道，进排风系统。设有8组风力发电机组，其中7组为中部环绕垂直轴风力发电机组，1组为顶部主发电机组。该发电机组每一组的发电机均采用磁悬浮永磁发电机，具有启动力矩小、工作风速低的特点。 二、主要性能及区别。 1、启动风速低：垂直轴风力发电机对风速要求较小，只要风速达到2-3m/s即可启动发电，而且不需要对风，可确保平稳发电；而水平轴通常在4m/s以上风速才可发电，必须对风。
2、效率高：采用集风和整流系统，风能利用率可达52%以上，年有效发电时数可达6500小时，而水平轴不到1850小时。充分有效利用现有风力资源，不弃风、废风。 3、占地少，维护成本低：采用吸入式原理设计的塔式集风结构，大大缩小机组的空距，节约用地，单塔占地为700㎡/塔基。采用内部楼梯结构设计，可直达各层和顶部，安装和维护方便，减少了停机维修时间，发电成本较低，风场投资回收期缩短到5-8年。 4、体积小，成本低：采用多层统一的结构和桨叶，模块式组装，标准构件体积小，高度与水平轴相当99m，但是最大回转件直径小于20m，而水平轴直径是40m。单件最大重量是20吨，而水平轴是80吨。单件重量轻，制造难度降低，运输方便，机组可布置在接近地面高度，安装及维护费用较低，总成本大大低于水平轴。 5、单机发电能力可调节：该机组单台发电功率可达2MW，水平轴发电量,而且可根据需要灵活调节发电机输出功率。 6、输出电压稳定：借助于智能控制系统与窗口进风调节系统，可自动适应调节输出电压，达到稳定发电效果。 7、投资额大，单塔投资2600万人民币，而水平轴投资1500。 8风光互补发电与景观一体：利用塔式结构特点，采用太阳能环绕分布，高效吸收光能，与风能结合，使发电能力更强。利用塔式多层和中空结构特点，设置封闭的观光层和内部攀爬楼梯，可以登上高处看风景，具有较强的旅游观光价值。
风光互补发电系统 摘要：风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统。本文通过对风光互补发电系统的动力来源-风能和太阳能资源的初步调研，分析了风光互补发电系统的优势，并总结了国内外风光互补发电系统的研究现状，对其基本的工作原理进行了阐述。最后对举例说明了风光互补发电系统的应用前景。 关键词：风光互补，现状，工作原理，应用前景 1.引言 能源是人类社会发展和进步的物质基础，人类社会的发展和进步离不开优质能源的开发利用和先进的能源技术的不断革新。煤和石油等矿物能源的开发和利用推动了近代工业革命的发展，极大地改变了人类的生活方式。由于煤、石油、天热气等常规能源的储量是有限的，据估计，地球上煤炭最多可用300年，石油最多可维持40多年，天然气还可以维持50多年，不断爆发的能源危机严重阻碍了人类社会的发展进步。为了缓解不断加重的能源危机，世界各国相继加大了对可再生能源的研究。可再生能源是指除常规能源外的包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等能源资源。 为了降低能耗和解决日益突出的环境问题，全球都投入到了可再生发展能源的热潮之中，全球可再生能源发展取得了明显成效。主要表现在：成本持续下降，市场份额不断扩大，其定位也开始由补充能源向替代常规能源的方向转化。近10年来，全球风力发电市场保持了28％的年均增长速度，太阳能光伏发电的年均增长速度超过30％[1]。 进入新世纪以来，中国的可再生能源利用步入了快速发展的轨道，特别是自2006年可再生能源法实施以来，中国可再生能源已经进入快速发展时期。2009年中国可再生能源在一次性能源消费结构中所占的比例已从2008年的8％提升至9％。根据中国国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》，预计到2011年，新能源在能源结构中的占到的比重达到2％(含水电为l％)，新能源发电容量占总电力装机容量的比重将会达到5％(含水电为25％)。其中风电装机容量将会达到3500万千瓦(陆地风电3000万千瓦，海上风电500万千瓦)，太阳能发电装机容量达到200万千瓦[2]。除此之外，根据(2008年中国风电发展报告》的预测，估计到2020年末，全国风电开发建设总规模有望达到1亿kW。到2020年全国
太阳能风光互补发电系统 1.问题的提出 如何解决能源危机问题，已经成为全球关注的热点。节能和环保已成为当今世界的两大主题。在当前可利用的几种可再生能源中，太阳能和风能是应用比较广泛的两种。风光互补发电控制系统是为了弥补传统电力的不足而设计的独立发电设备。它是由太阳能电池组件与风力发电机配合而成的一个系统，通过微型计算机的远程控制，并实现了免维护的功能。 2.风光互补发电系统的现状 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量，主要用于系统功率设计。 目前国内进行风光互补发电系统研究的大学，主要有中科院电工研究所、内蒙古大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学等。各科研单位主要在以下几个方面进行研究：风光互补发电系统的优化匹配计算、系统控制等。目前中科院电工研究所的生物遗传算法的优化匹配和内蒙古大学新能源研究中推出来的小型户用风光互补发电系统匹配的计算即辅助设计，在匹配计算方面有着领先的地位，而合肥工业大学智能控制在互补发电系统的应用也处在前沿水平。 3.一个设计好的太阳能风光互补发电的设计框图结构 该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。
风光互补发电系统 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏。各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。 中文名称 风光互补发电系统 外文名称 Scenery complementary power generation system 拼音 fengguanhubufadianxitong 目录 1 简介 2 发展过程 3 结构 4 应用前景 5 解决方案
5.1 应用场景 5.2 对策 5.3 方案特点 6 总结 7 发电分析 8 互补控制 简介 风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机(将交流电转化为直流电)将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。 发展过程 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable
风光互补发电实训系统 技 术 方 案 南京康尼科技实业有限公司 2012年3月15日
第一部分：技术参数 KNT-WP01型风光互补发电实训系统 一、概述 2012年全国职业院校技能大赛高职组“风光互补发电系统安装与调试”赛项使用的大赛设备是由南京康尼科技实业有限公司研发生产的产品“KNT-WP01型风光互补发电实训系统”。 二、设备组成 KNT-WP01型风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成，如图1所示。KNT-WP01型风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。 (1)、设备尺寸：光伏供电装置1610×1010×1550mm 风力供电装置1578×1950×1540mm 实训柜3200×650×2000mm (2)、比赛场地面积：20平方米 图1 KNT-WP01型风光互补发电系统（图片仅供参考） 三、各单元介绍 1、光伏供电装置 (1)、光伏供电装置的组成 光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方
向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，如图2所示。 图2 光伏供电装置 4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵，光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上，摆杆底端与减速箱输出端连接，减速箱输入端连接单相交流电动机。电动机旋转时，通过减速箱驱动摆杆作圆周摆动。摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关，用于摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。直流电动机旋转时，水平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动，接近开关和微动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。 (2)、光伏电池组件 光伏电池组件的主要参数为： 额定功率 20W 额定电压 17.2V 额定电流 1.17A 开路电压 21.4V 短路电流 1.27A 尺寸 430mm×430mm×28mm 2、光伏供电系统 (1)、光伏供电系统的组成 光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单
风光互补发电系统技术方案 五寨县恒鑫科技发展有限公司 2017年04月20日
项目背景： 本项目产品小型风力发电机组是离网用户最佳的独立电源系统。 风光互补独立供电系统是目前最广泛应用独立电源系统。风光互补独立供电系统的广泛应用在于它的合理性。 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。风能是太阳能在地球表面的另一种表现形式，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加强。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上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。单独的风机或太阳能发电系统由于受资源条件的限制，对蓄电池组充电时间较短，蓄电池组长时间处于亏电状态而导致蓄电池组的损坏。而风光互补发电系统充电时间较均衡，可以保证蓄电池组处于浮充状态，提高蓄电池组的充电质量并延长了蓄电池组的寿命。 风力发电机和太阳能电池的充电特性不一样，风机的充电特性较硬，而光伏电池的充电特性较软，风光互补电对激活离子运动，防止蓄电池极板硫化有好处，可延长蓄电池组的寿命。 风机和太阳能电池的储能和逆变系统可以共用，且风机的单位造价只有太阳能电池的三分之一左右，所以风光互补发电系统的整体造价可以降低。同时，由于风机和太阳能电池的发电时间上互补，可以减少储能的蓄电池组容量，使发电系统造价降低。经济上更趋于合理，随着我国4G通信网的开通，可实现大范围的无线传输图像资料，风光互补监控系统将在森林防火、防盗猎监控、城市乡村的防犯罪监控、古墓群的防盗墓监控、边防地区的防偷渡监控、生态保护区的防盗猎监控、旅游地区的安全监控和矿产资源的防乱开采监控等领域得到广泛的应用，这种监控系统体系不仅能大大降低管理成本，而且能实现有效及时和安全的防护体系。对降低森林火灾，减少资源破坏，提高破案率都有非常极的意义。技术的进步可以促进社会管理手段的进步，同时，新技术的广泛应用才能进一步促进新技术产业的发展。 技术方案 1、设计依据： 系统应用地点资源条件要求： （1）平均风速3.5m/s以上地点；
网络教育学院《新能源发电》课程设计 题目：风光互补发电技术 学习中心：安徽阜阳奥鹏学习中心 层次：专升本 专业：电气工程及其自动化 年级： 2014 年春季 学号： 141407309220 学生：王瑞瑞 辅导教师：康永红 完成日期： 2016 年 2 月15 日
风光互补发电技术 总则：风光互补发电系统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，既可保证发电系统的供电可靠性，又可降 低发电系统的造价，是一种经济合理的供电方式。 一.风光互补发电系统的结构、工作原理、基本要求以及优缺点 1.1风光互补发电系统的结构 风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。 1.2风光互补发电系统的工作原理及运行模式 风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；控制部分根据日照强度、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：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。 1.3风光互补发电系统的优缺点 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、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，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)通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本
风光互补发电系统 Wind-Solar Photovoltaic Hybrid Generate Generation System 风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处；对于富余的电能则送入外电网。由于是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电，可以在资源上弥补风电和光电独立系统的缺陷：实现昼夜互补——中午太阳能发电，夜晚风能发电；季节互补——夏季日照强烈，冬季风能强盛；稳定性高——利用风光的天然互补性，大大提高系统供电稳定性。 小型风光互补发电系统 小型风光互补发电系统一般由一个或几个中小型风力发电机与若干太阳电池组件组成电力来源，电力送入风光互补控制器，在控制器内先转换成直流电，根据控制需要直流电可向蓄电池组充电与逆变成交流电。小型风光互补发电系统可以是离网的独立供电系统，发出的交流电供用户自己使用，也可以组成并网系统，把多余的交流电可送向电网。图1是小型风光互补发电系统组成示意图。 图1 小型风光互补发电系统示意图 图2是小型（容量为数千瓦至数十千瓦）风光互补发电系统主电路示意图，在控制器有风电的直流变换电路；光伏输入的直流变换电路；产生工频的逆变电路，以及相关的检测与控制电路。各电路主要功能如下： 为了使系统能满足常用电器的需要，系统多余电量能送入外电网，系统输出为380V 三相交流电，逆变器具有并网功能。逆变器由三相桥式逆变电路组成，输出有滤波器，滤波器类型根据本地负荷与电网的特性选择；逆变器输出供给本地用户使用，可通过并网开关连接外电网。逆变器从直流母线输入，为了使逆变器正常工作，直流母线电压应在650V 左右。较小型逆变器因蓄电池电压较低造成直流母线电压较低，需在逆变器直流输入侧增加升压电路。 一般风力发电机输出为交流输出，1kW以下的微型风力发电机有低压单相交流输出或三相交流输出；1kW以上的小型风力发电机为三相交流输出。小型风力发电机多自带整流器，许多小型风力发电机可选配各种控制器。在本例中，风力发电机的输出经三相桥式整流后再通过Boost 变换器（升压电路）送到直流母线；同样，太阳电池阵列的输出也通过Boost 变换器送到直流母线，直流母线向逆变器输送直流电。若系统经常作为独立电源使用，还应配备蓄电池，蓄电池接在直流母线上。直流母线可同时并入几个小型风力发电机与太阳电池阵列。为简化电路图在图中未绘出卸载电路。