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：
out
max d D0C U W n C η???=
式中：n ——蓄电池连续供电的天数 （根据当地太 阳能和风能的气象数据确定），一般为 2～5 d ；
d W ——为日耗电量，kWh ；
U ——系统工作电压，一般为 24 V 或 12 V ；
max DOC ——蓄电池最大放电深度， 一般取 40%；
out η——由蓄电池到负载的放电回路效率，包 括蓄电池的放电效率、 控制器的效率及线路损耗 等，一般 out η为 95%～98%。
2 . 不同地点和不同高度的风速计
风速随高度的变化情况，地面的平坦度、地表 粗糙度，以及风通道上的气温变化情况的不同而 有所差异¨。风速随高度而变化的经验公式很 多，通常采用指数公式，即 α
υυ???
? ??=11h h 式中：υ——距地面高度为h 处的风速，m ／s ；
1υ——高度为hl 处的风速，m ／s ； α——风切变指数，它取决于大气稳定度和 地面粗糙度，其值约为1／2～1／8．对 于地面境界层，风速随高度的变化则 主要取决于地面粗糙度，这时一般取 地面粗糙度作为风切变指数．
3. 风力发电量的计算
对于小型风力发电机， 日发电量计算公式如下：
21E E E += ()ννν/i m ≤
()∑=H i i N 1/h P E νν ()H m i /ννν≤
∑=i N 2h P E ()ννν/H i ≤
式中：
E ——当月发电量，kWh ；
21E E ，——风力发电机在不同风速段的发 电量，kWh ；
i ν——当时风速，m/s ；
m ν——风力发电机启动风速，m/s ；
H ν——风力发电机额定风速，m/s ；
T ν——风力发电机停机风速，m/s ；
N P ——风力发电机额定功率，kW ；
i h ——该月中与i ν相对应的小时数；
选择风机容量应是负载需求的 2～3 倍，最后 用上式来计算风机的日发电量。
4. 太阳电池组件容量
太阳能电池所发电量应为负载所需总电量与 风机所发电量的差， 并且以太阳能的发电量来确 定太阳能电池板的容量。 太阳能电池板每月发容量的数学公式：
3.6A
F F F F F H E 0s p ti m Ti si μη=
式中：
si E ——太阳电池组合板第i 月发出的电能， kWh ；
Ti H ——组合板平面第 i 月单位面积上接受 的辐射量，MJ/m2；
m η——组件的转换效率,通常为 8%～16%；
ti F ——第 i 月组件转换效率的温度修正因 子；
p F ——组件的封装因子,有效电池面积与组 件总面积之比,通常 Fp ＞0.8；
s F ——积尘因子,组件表面积尘时的发电量 与表面完全清洁时的发电量之比， 对于户用系统 Fs 取 1；
F ——组件未工作在最大功率点处影响组 件输出功率的系统性能失配因子，一般 F=0.954.
0F ——由于材料老化、性能下降等其它因素 影响组件输出功率的修正因子，一般 F0 取 0.98；
A ——太阳能电池板的总面积，m2。 通过计算出的太阳电池板的总面积来确定太 阳能电池板的容量。
风光互补控制器
风光互补控制器是专门为风能、太阳能发电系统设计的；集风能控制、太阳能于一体的智能型控制器。充分利用风能和光能资源发电，可减少采用单一能源可能造成的电力供应不足或不平衡的情况。设备不仅能够高效率地转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电，而且还提供了强大的控制功能。为了更直观地远程观察，控制器外壳上除装有风力发电机充，放电，太阳能充，放电指示灯外，还装有液晶显示屏，能直接观察到蓄电池充，放电全过程。控制器内部装有过载保护和超速保护，使风力发电机更安全可靠。控制器还具有光控、声控、温度补偿及防雷、反极性保护等功能。
风光互补发电系统按是否并入公共电网系统可以分为并网发电系统和离网发电系统。离网发电系统一般100W到100kW。并网发电系统可达数千瓦至兆瓦。
5.3.2离网风光互补发电系统设计方法
离网风光互补发电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，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。
图5-3 离网发电系统结构
风光互补发电系统设计方法:
（1）功率匹配法: 在不同的太阳辐射和风速下对应的太阳能电池阵列的功率和风力发电机的功率之和大于负载功率，主要用于实现系统的优化控制。
（2）能量匹配法: 在不同的太阳辐射和风速下对应的太阳能电池阵列的发电量和风力发电机的发电量之和大于负载耗电量，主要用于系统功率设计。
电量与用电量的匹配设计
离网风光互补发电系统发出的电能首先经过蓄电池储存起来，然后再由蓄电池向
电器供电。所以，必须认真科学地考虑，风力发电机功率，太阳能电池组件功率与蓄
电池容量匹配和静风期储能等问题。目前，离网风光互补发电系统的输出功率与蓄电
池容量一般都是按照输入和输出相等，或输入大于输出的原则二进行匹配的。
（1）设备日用电量计算
Qi=Pi*Ti
式中：
Qi ——日用电量； Pi ——设备额定功率； Ti ——日用电小时数。
（2）系统总用电量估算
Qm=（P1+P2+...+Pi）*Ni*Ti
式中：
Qm——系统负荷最大日用电量（kW*h）；
Pi ——每种相同设备的额定功率（kW）；Ni ——具有相同额定功率的设备的数量；Ti ——该类设备的日平均使用时间（h）； i ——1,2,...n个不同类型的设备数量。
（3）发电能力的测算
日平均发电量则是由风力发电机和太阳能电池组件的发电能力及当地风光资源状况决定的。
Q=Q1+Q2
式中：Q1——风力发电机组的日平均发电量；
Q2——太阳能电池组件的日平均发电量。
（4）风力发电机组供电能力的测算方法
计算中假设风力发电设备利用率为100%。具有风频图的风力发电机输出功率计算公式：
Q=（P1+P2+...Pv）*Tv
式中：Q ——风力发电机在计算期间的发电总量（kW*h）；
Pv——在风速v时风力发电机的输出功率（W）；
Tv——场地风速v的期间累计小时数（h）。
如果不能得到风速频率分布图，则可用当地的年平均风速进行估算。用年平均风速值时的发电机输出功率值乘以年度总的小时值8760h，即：
Q1=K*8760*Pv
式中： Q1——年发电量（kW*h）；
Pv ——年平均风速值时发电机组输出功率；
K——修正系数，取1.2~1.5。
根据经验，按平均风速计算的发电量小于实际按风速频率分布的年发电量，因此可按一定的比例进行适度修正（修正系数取1.2~1.5）。
总之，风光互补发电系统作为独立的电源系统，具有一定的合理性和可靠性，有着广泛的应用领域。在远离电网的地区，独立供电系统已经成为人们必须的电源。边防哨所、邮电通讯的中继站、公路、渔船和铁路信号站、地质勘探野外的工作站以及偏远的农牧民都需要低成本、高可靠性的独立电源系统；对于城市里的景观灯、路灯等，随着政府对节能环保的重视应用前景也相当广阔。
5.3.3并网风光互补发电系统设计方法
风能和光能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。另外，
风力发电和光伏发电系统在蓄电池和逆变器环节上是可通用的。风光互补发电系统也
可做成分布式，由风力发电系统、太阳能发电系统、储能系统、能源变换系统、直流
母线(或交流母线)及能量管理系统等若干子系统组成，风光互补发电系统可分为直流
母线结构及交流母线结构。
1．直流母线结构
如图5-4所示为分布式直流母线控制方式。这种方案的主要优点是：第一，只
需对母线电压进行控制，容易满足系统性能要求，控制算法相对容易。第二，由于省
去了子系统中的整流部分，因此，系统成本低，易于推广。第三，采用分布式直流母
线控制，系统容易扩展，可以满足用电设备和发电设备增加的要求。系统采用直流母线，储能单元分为长期储能单元和短期储能单元。蓄电池是长期储能单元的最佳选择，而短期储能单元采用开关磁阻电机飞轮储能系统。开关磁阻电机具有结构简单、成本低、适合高速运行等特点。利用飞轮储能可以有效地补偿由于风速、光照变化以及负
荷变化所引起的母线电压波动，提高系统的稳定性，降低由此而引起的蓄电池的充放
电次数。对于系统中的交流用电负荷，采用逆变控制单位集中供电。在实际应用中，
为了提高系统的适用性，可以非常方便地利用直流母线进行扩展。例如为了进一步提
高系统的可靠性，保证重要用电设备的正常运行，可以在直流母线上加装柴油发电机组，并通过系统控制部分统一进行能量控制。也可以利用DC／DC变换器向直流用电
设备如无整流模块的变频器进行供电，可以降低系统成本、防止谐波污染。
5-4分布式风光互补供电系统框图
2．交流母线结构
虽然直流母线控制算法简单，成本低，易扩展，但对于独立供电系统和其它任何远离
公共电网的供电系统而言，重要的是系统能够进行简单且经济的扩容。交流母线可以
将各种类型的发电设备或负载都连接到同一母线系统上。这样，无论增加负载，还是
增加发电设备，系统都能够随意扩容，并且考虑现行设备的成熟性，所以本项目选取
交流母线分布式供电系统，交流母线分布式风光互补供电系统如图5-5所示。图中IOKW风机、风机控制器、风机逆变器组成的整体为风机机组部分。2KW太阳能电池
输出直流，经逆变器转换成交流电，接入AC母线。交流母线可经开关控制接交流负载，或去电网。双向逆变器可以将AC母线上的交流变成直流电向蓄电池充电，储存能量，也可以将蓄电池的48V直流电接直流负载。
5-5 10kw风机+2kw左右太阳能组成风光互补发电系统示意图
2．1．2并网控制系统
风能和光能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。另外，风力发电和光伏发电系统在蓄电池和逆变器环节上是可通用的。并网控制更提高了供电的可靠性。并网控制系统主要有三种回路形式：工频变压器隔离方式、高频变压器隔离方式和无变压器方式。
1．工频变压器隔离方式
这种方式是目前大功率下采用最多的结构，实现了电压变换和电气隔离，所
以安全性能好、可靠性高。但由于采用工频变压器，系统整体比较笨重，而且效率相对较低。其结构如图5-6所示。
并网逆变器
一般小型户用风光互补独立电源系统由太阳能发电系统，风力发电系统、逆交变储电系统，充放电控制系统构成。逆变器是可再生能源并网发电中的关键设备。
5-6 工频变压器隔离并网系统
2．高频变压器隔离方式该方法采用了带高频变压器DC-DC变换器，将太阳能电池和风机发出的电压变换为满足并网要求的直流电压，再经过逆变后直接与电网相连。这种系统体积小、重量轻，适合小功率场合。其结构如图5-7所示。
5-7 高频变压器隔离并网系统
3．无变压器方式该方式首先用无隔离的DC—DC变换器将太阳能电池阵列的直
流电压提升到逆变器并网需要的直流电压，再经过逆变与电网相连。这种方式在尺寸、重量和效率方面具有更大的优势，因而在并网系统中成为目前研究的热点和发展趋势。该方式结构如图5-8所示。
5-8 无变压器并网系统
为了降低并网系统的成本和提高效率，现在很多国家都在对高效逆变器进行研究，而且逆变器在数字锁相控制技术、数字化控制技术、最大功率跟随控制和孤岛检测等
技术方面都有新的突破。
太阳能发电和风力发电两者互补性的结合实现了两种新能源在自然资源的配置方面、技术方案的整合方面、价格与性能的对比方面达到了对新能源综合利用的最合理的要求。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可以
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。
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 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
1、风光互补发电技术 1.1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。 1.2适合风光互补地区分析 太阳能和风能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。图1为我国太阳能风能分部情况。
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。
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
风光互补供电系统项目可行性研究报告 目录 第一章项目绪论 (7) 一、项目名称及建设性质 (7) 二、项目承办单位 (7) 三、项目建设选址及用地综述 (7) 四、项目土建工程建设指标 (8) 五、设备选型方案 (9) 六、主要能源供应及节能分析 (9) 七、环境保护及清洁生产和安全生产 (10) 八、项目总投资及资金构成 (11) 九、资金筹措方案 (11) 十、项目预期经济效益规划目标 (11) 十一、项目建设进度规划 (12) 十二、综合评价及 (13) 第二章报告编制总体说明 (16) 一、报告编制目的及编制依据 (16) 二、报告编制范围及编制过程 (18) 第三章项目建设背景及必要性 (21) 一、风光互补供电系统产业发展规划背景 (21) 二、项目建设背景 (22)
三、项目建设的必要性 (25) 第四章建设规模和产品规划方案合理性分析 (28) 一、建设规模及主要建设内容 (28) 二、产品规划方案及生产纲领 (29) 第五章项目选址科学性分析 (30) 一、项目建设选址原则 (30) 二、项目建设区概况 (30) 三、项目用地总体要求 (31) 第六章工程设计总体方案 (32) 一、工程地质条件 (32) 二、工程规划设计 (32) 三、建筑设计方案 (34) 四、辅助设计方案 (35) 五、防水和防爆及防腐设计 (36) 六、建筑物防雷保护 (37) 七、主要材料选用标准要求 (37) 八、采用的标准图集 (38) 九、土建工程建设指标 (38) 第七章原辅材料供应及成品管理 (40) 一、原辅材料供应及质量管理 (40) 二、原辅材料采购及管理 (41) 第八章工艺技术设计及设备选型方案 (42) 一、原料及成品路线原则及工艺技术要求 (42) 二、项目工艺技术设计方案 (43) 三、设备选型方案 (44)
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
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
风光互补供电系统： ：风光互补发电是一种将光能和风能转化为电能的装置。该系统无空气污染、无噪音、不产生废弃物。因此风光互补发电系统是一种自然、清洁的能源。目前在世界范围内风力发电和太阳能发电发展非常迅猛，其中丹麦和德国的风力发电已经成为主要的电能来源。人类为使居住环境不再受污染，风能和太阳能将是今后世界能源的必然选择。让太阳照亮夜晚，让清风吹亮公园，美丽的环境增添优雅的风车景观,加上象征太空技术的蔚蓝色的太阳能电池板，相信一定会使世界更加怡人！ 优势： 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可以通用的，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。 ：：风光互补供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，即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，都可作出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。应该说，风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。这种合理性表现在资源配置最合理,技术方案最合理,性能价格最合理。正是这种合理性保证了风光互补发电系统的高可靠性。 性能： ：风光互补发电系统由太阳能发电板、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重要，供电系统为了满足广大用户的用电要求、为用户提供可靠的电力，会认真分析用户的用电负荷特征以及用户所处区域的太阳能和风能资源状况针对不同用户配置适合用户的一整套系统。 保护和控制，包括过充、过放、过载、过温、短路、反接；对风力发电机实行强风自动限速；对市电进行旁路自动切换；对输出实行多路控制；对负载增加节电控制等等，使保护和控制动作十分安全可靠与稳定。 风光互补发电原理图如下：
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
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
毕业设计（论文）题目小型水风光互补系统设计 学生姓名 学号 专业 班级 指导教师 评阅教师 完成日期:2015年10月22日
毕业设计（论文）开题报告 题目：小型水风光互补系统设计 学生姓名： 专业：电力系统及自动化 指导老师： 一、课题来源 煤、石油、天然气等不可再生能源的使用量在世界各国不断上升，能源危机将成为人类最主要，最大的危机，发展可再生能源越来越成为世界各国的主攻研发方向和竞争目标，谁能领先，谁就会成为未来新贵，新霸主。电力作为重要的二次清洁能源，它的生产将主要依托可再生能源，从而如何利用可再生能源发电将是一个重大课题。 二、研究目的及意义 1、利用水能、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，可以基本上由水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机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。 三、研究的内容、途径及技术线路 水风光互补发电系统主要由水力发电机组、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，系统结构图见附图。该系统是集水能、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、水力发电部分是利用水能机将水能转换为机械能，通过水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; 2、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; 3、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; 4、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; 5、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; 6、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。 四、发展趋势 中国拥有世界上最多的人口，近年来经济快速增长。但中国目前的能源结构主要依赖燃煤发电，从而对环境产生了许多负面影响，特别是对空气和水资源的污染。国际能源机构（IEA）曾预测从2005年到2030年中国新增加的温室气体排放（42%）将和世界上其他国家排放总量（不包括印度，44%）相当。中国会取代美国成为世界上最大的温室气体排放国。发展可再生能源技术是减少温室气体排放和改善环境的有效措施之一。
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 摘要 进入二十一世纪，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，而能源问题日益严重，一方面是常规能源的匮乏，另一方面石油等常规能源的开发带来一系列的问题，如环境污染、温室效应等。人类需要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。而太阳能和风能被看做是最具有代表性的新能源和可再生能源，作为这两种能源的高级利用太阳能发电和风力发电技术受到世界各国的高度重视。由于风力发电和太阳能发电系统均受到外部条件的影响，光靠独立的风力或太阳能发电系统经常会难以保证系统供电的连续性和稳定性，因此，在采用风光互补的混合发电系统来进行相互补充，实现连续、稳定地供电。风光互补发电以其独特优势成为新能源研究的热点之一。本文针对风光互补发电系统设计了一套小型模拟装置，包括太阳能电池模拟，用直流电机对风机的模拟和交错并联Buck-Boost蓄电池充电主电路，并对交错并联Buck-Boost电路和交错并联Cuk斩波电路进行了研究、仿真，以及进行了模拟风机装置的调试。系统控制全部采用Freescale公司的56F8013 DSP控制实现，给出了各部分流程图。对于软硬件的关键问题还给出了相应解决方案。 关键词：风光互补 Buck–Boost电路 DSP
Wind & Solar Hybrid Generating System ABSTRACT Entering the 21st century, human beings are facing to realize the sustainable development of economy and society, and energy problem becomes more and more serious, on the one hand, conventional energy is serious short on the other hand, the development of oil and other conventional energy brings a series of problems, such as the environmental pollution, the greenhouse effect and so on. Only by relying on the progress of science and technology and the large-scale exploitation and utilization of renewable energy and new energy can human solve the problem of energy, and realize the sustainable development. And solar and wind power are considered the most representative of new and renewable energy, The power technology of solar energy and wind attrack world’s attention. Because of wind power and solar power system under external conditions, and only by independent wind or solar power systems often hard to ensure the continuity and consistency of power system therefore, using hybrid power system of complementary scenery to complement each other, realize the continuous, stable power supply. Wind-light complementary with its unique advantages become one of new energy research hotspots. Aiming at wind-light complementary this article design a small device, including solar cells in dc motor, the simulation and interlacing of fan parallel Buck - hee, and main circuit batteries to Buck staggered shunt circuit and interlacing parallel hee - Cuk chopper were studied, and the simulation, the simulated fan unit commissioning. Control system adopt Freescale company 56F8013 DSP control chart, each part. The key question for software and hardware to the corresponding solutions. Keyword:Wind and PV hybrid Buck–Boost Circuit DSP