風光互補發電控制系統的研究與開發

摘 要：風力發電和太陽能發電是當前世界上最先進的綠色環保發電技術，他們從開發到實用的今天成了為世界未來發展綠色能源的主要方向。風力發電和太陽能發電依然存在著各自的不足，但通過資源整合和技術利用的前提下，能夠通過風光互補發電技術達到一定的互補、互相融合的發電目標，能夠提供更高更穩定的電能，增加發電廠的經濟效率，通過介紹風光互補發電系統的資源利用情況、系統的組成和分布，分析出利用風光互補技術能夠進一步發展未來的綠色發電前景。

關鍵詞：風能；太陽能；風光互補發電

隨著能源資源的不斷消耗，全世界距離資源枯竭已經越來越近，人們為了能夠保證資源不受到的限制，不得不去研發更多的新型能源-核能。日本的核電站事故已經在告誡世人，核能是一種危險的臨界能源。因此，不少研究者的目光開始聚集到綠色環保能源--風能和太陽能。

風能和太陽能是目前最具有開發價值的資源，他們屬于可再生能源取之不盡用之不竭，但由于風能和太陽能的技術依然受到地點和天氣的限制，他們很難實現全面替代核能。因此研究者開始在兩者的應用過程中考慮將其結合起來，采用風光互補發電控制技術，將發電技術提升到一個新的水平，保證基本穩定的供電需求。

1 風光互補發電系統的資源利用

我國風能資源豐富，可開發利用的風能儲量約10億kW，其中，陸地上風能儲量約2.53億kW（陸地上離地10m高度資料計算），海上可開發和利用的風能儲量約7.5億kW，共計10億kW。而我國的風能主要存貯是在于新疆、西藏等高原地區，在那些缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區、山區和高原地帶。同時那些區域也是陽光照射最多的區域，那些地方的植物、植被受到陽光照射是全國最大的區域，在這些區域開發風光互補發電控制系統，將大有可為。

因此，在風光互補發電場選址過程中應做好風能、太陽能資源的勘測統計工作，掌握當地風能、太陽能資源和其他天氣及地理環境數據，選取風能、太陽能資源豐富的地域開發建設，以保證風能、太陽能資源的合理利用。

2 風光互補發電系統分析

所謂風光互補發電系統主要是將風電系統和光電系統相互結合的供電系統，它是由風力發電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負載等部分組成，該系統具備有風能、太陽能及蓄電池等多種能源發電技術及系統智能控制技術為一體的復合可再生能源發電系統。

2.1 風力發電部分

2.2 光伏發電部分

當發電區域的陽光照射到太陽能電池板上，電池板內的正負電子被光能充能后，迅速釋放能量，并將能量以直流電的方式直接傳遞到蓄電池當中，并通過逆變器將電流轉換成為交流電對正負載進行供電。

2.3 蓄電池部分

從光能和風能的轉化過程中，蓄電池主要起到的作用是將電能進行存儲，并可以通過傳輸的方式將電能輸送到電網當中。因此它的整體結構式由多塊蓄電池組成，對于風能和光能發送過來的電能進行存儲和調節。當系統發電量不足或負荷用電量增加時，則由蓄電池向負荷補充電能，并保持供電電壓的穩定。

2.4 控制系統

由于風力和太陽能是無法預測和估計的，它們每天隨著各種因素的不同而產生不同的電力功率，因此在眾多變化的基礎上，控制系統需要能夠靈活的將整個電力系統進行控制，例如它需要不斷的對蓄電池組的工作狀態進行切換和調節，通過自動分析當前風能和光能的發電效率，直接切換和處理發電狀態，并將多余的能力直接送往直流或交流負載當中，或者進行電能存儲，以保證整個電力資源的連續性和穩定性。

從總體而言風光互補發電控制系統是充分利用了風能、太陽能的互補特性，通過控制系統的切換將供電系統提升至一個相對穩定、可靠性強的電力供輸系統當中。并且通過合理的設計和設定，將保證在同樣供電情況下，減少蓄電池的存儲容量，提升電池的使用壽命，加快發電能力和供電能力的系統。

3 控制系統在風光發電機上的應用

隨著我國資源消耗的不斷增加，海上油田、大陸內地深處的油田都在不斷的開發當中，而對于邊際油田，如果單純輸送電路到油田上在進行采油，則需要花費大量的資金，如果在用電負荷較小的邊際油田，采用小型離網風能發電系統和風光互補發電系統進行就地發、供電，克服了海底、內陸電纜的費用高或附近平臺無富余電力的限制，系統一次性投資較低且無后續能源消耗，除蓄電池需定期（5～10年）更換外，其它設備基本無需維護，實現了邊際油田供電系統成本低廉、維護管理方便、資源節約、環境友好的目的，值得推廣使用。

4 結束語

風光互補發電控制系統具有良好的應用前景和開發前提，它從根本上彌補了風電和光電系統存在的不足，能夠向電網提供出更多更穩定的電能，大大提升了其經濟效率，同時它也帶動了我國綠色環保能源的發展。促進和開發風電互補發電控制系統將能夠進一步提升我國可再生能源的發展和減輕我國污染能源消耗過大的缺陷，為可再生能源的大規模開發和利用奠定基礎。

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