风光互补发电系统在当今世界人们对电的依赖越来越强。在远离电网的地区, 独立供电系统就成为人们最需要的电源, 需要低成本、高可靠性的独立电源系统。在此种环境下风光互补供电系统较为合理, 因为现代能源服务尚不能达到的地方往往是盆藏着丰富风能和太阳能资源的地方。而且风、光互补系统本身独有的一些性质也恰好与这些地区的自然条件相吻合。因此对于满足偏远地区能源需要和中国最贫困地区的可持续发展, 风光互补发电是一项关键的能源建设技术手段。风光互补供电系统是由太阳能电池与风力发电机发电, 经蓄电
池贮能, 给负载供电的一种新型电源, 目前广泛应用于徽波通信、基站、电台、
野外活动、高速公路、无电山区、村庄和海岛.
偏远地区一般用电负荷都不大, 所以用电网送电就不经济, 在当地直接发电
最常用的就是采用柴油发电机。但柴油的储运对偏远地区成本太高, 所以柴油发
电机只能作为一种短时的应急电源。要解决长期稳定可靠的供电问题, 只能依赖
当地的自然能源。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。太阳能是地球上一切能源之源, 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。我国西部地
区是世界上最大也是世界上最丰富的太阳能资源地区之一, 尤其是西藏地区, 空
气稀薄, 透明度高年日照时间长达3400h, 每天日照6h 以上年平均天数在275~330天之间,辐射强度大,年均辐射总量7000MJ/m地呈东向西递增分布，呈峰型变化, 资源优势得天独厚, 应用前景十分广阔。我国风能资源丰富储量3200GW, 可开发的装机容量约253GW, 居世界首位与可开发的水电装机容量380GW为同一级。2005年我国风电装机容量超过1GW,2020年风能发电规模预计达 3 0 G W 。未来风能电能很可能成为和太阳能比肩的新能源行业。我国风能开
发利用的潜力很大,属于风能资源可利用区。特别是太阳能与风能在时间上和地城
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, 太阳光强度小而风大。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一个最好的独立电源系统。
光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能, 通过控制器对蓄电池充电, 再
通过逆变器对用电设备供电的一套系统。该系统的优点是供电可靠性高, 运行维
护成本低,但是系统造价高。风电系统是利用小型风力发电机, 将风能转换成电能通过控制器对蓄电池充电, 再通过逆变器对用电设备供电的一套系统。该系统的
优点是发电较大, 系统造价较低, 运行维护成本低。缺点是小型风力发电机可靠
性低。风电和光电系统都存在由于资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡问题, 风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电, 但每天的发电要受天气的影响很大，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。太阳能电池可以将光能转换成电能。它将太阳能电池组件与风力发电机有机地配合组成一个系统, 可充分发挥各自的特性和优势, 最大限度的利用好大自然踢予的风能和太阳能。对于用电大、用电要求高, 而风能资源和太阳能资源又较丰富的地区, 风光互补供电无疑是一种最佳选择。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的合理配里, 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, 风光互补发电系统都可做出最优化的系统设计方案来满足用电的要求。应该说, 风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。目前, 推广风光互补发电系统的最大障碍是小型风力发电机的可靠性问题。
几十年来, 小型风力发电机技术有了很大的发展, 产业发展也取得了一定的
成就, 但从根本上说, 可靠性问题一直没有得到解决。长期以来, 出于成本的考虑, 先进的液压控制技术没有在小型风力发电机的限速保护上采用,只是采用简
单的机械控制方式进行限速保护。机械限速结构的特点是小型风机的机头或某个部件处在自然条件下,由于风速和风向的变化太复杂, 而且自然环境恶劣, 不可避免的会引起振动和活动部件的损坏, 从而使机组损坏。要彻底解决小型风力发电机的可靠性问题必须在限速方式上有最好的解决方法。风光互补发电系统可以根据用电负荷情况和资源条件进行系统容的合理配置, 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, 风光互补发电系统都可做出最优化的系统设计方案来满足要求。应该说, 风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。
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, 发电系统各部件容的合理配对保证发电系统的可靠性非常重要。一般来说, 系统配里应考虑以下两方面因素。用电负荷的特征要了解用电的最大负荷和平均日用电。最大用电负荷是选择系统逆变器容的依据, 而平均日用电量则是选择风机及光电板容和蓄电池组容的依据。太阳能和风能的资源状况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依据, 根据资源状况来确定光电板和风机的容, 再按日用电考虑容量系数, 最后审定光电板和风机的容量。大风限速保护是风机输人的能量大于系统当时所能消耗的能以及系统所能储存的能
量总和的时候我们姑且称之为风机处于过功率状态, 能有效地减小风机吸收风能, 使风机不致超速运行。目前, 全球各型风机的限速保护方案大致可以归为两类。机械限速保护以某种机构使风轮偏离风向, 减小风轮迎风面积, 从而减小风能的吸收。以某种机构利用风轮叶片的离心力改变桨距, 降低风轮的风能利用率, 从而达到减小风能吸收的效果。
机械限速保护装置可靠性差, 除了设计不当的因素以外, 实际上是其固有弊端。自然界的风是十分复杂的。同时, 风速风向的变化频繁而又迅速, 任何机械
装里都不可能瞬时响应实际风的变化, 加上长期运行导致的机械磨损会使装置的配合间隙增大。所有这些均会导致保护滞后、失效以及剧烈的展动, 引发风机飞车、过载和剧烈展动等破坏性结果
磁电限速保护
在当风机处于过功率二状态时给发电机一个反向磁阻力矩，大幅增加发电机所消耗的功率, 使之大于风轮输出的功率, 从而使风轮转速下降。风轮转速的下降, 使风轮的叶尖速比减小, 从而降低定桨距风轮的风能利用率, 减小风轮吸收的风能, 从而进一步减低风轮转速。为此连锁作用所产生的实际效果是减速而不是限速, 而磁电响应的过程, 使保护动作十分安全可靠。这一限速保护的优点在于舍
弃了机械限速结构, 排除了限速机构的机械故障隐患, 从根本上解决了小型风力
机长期安全可靠运行问题。
Solar and Wind Hybrid Generation Systems
The dependence more and more is now strong in the world people to the
electricity. It is being far away the electrical network the area, the independent
