小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電體系的認(rèn)識(shí)

張文超

摘 要：主要介紹了利用風(fēng)能和光能相互結(jié)合的方法產(chǎn)生可以維持負(fù)載工作的電能的流程。相比單一的風(fēng)能發(fā)電和光能發(fā)電，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電能彌補(bǔ)兩者的不足，提高風(fēng)能和光能的利用率，對(duì)其進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)和使用，可解決當(dāng)今全球日益嚴(yán)重的資源枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；太陽(yáng)能；風(fēng)能；蓄電池

中圖分類(lèi)號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.071

1 課題背景

隨著科技的飛速進(jìn)步，地球上的能源也在以不可思議的速度消耗。因此，能高效利用生活中的能源顯得尤為重要，比如，利用地球上取之不盡用之不竭的風(fēng)能和光能。有效地利用風(fēng)能和光能可以產(chǎn)生電能，從而減少煤炭等不可再生資源的消耗。

2 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電體系的要求

我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)目前主要解決北方西北等偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)牧人的用電需求。在實(shí)際應(yīng)用中，太陽(yáng)能和風(fēng)能具有一定的互補(bǔ)性，且可以從自然界獲取。太陽(yáng)能和風(fēng)能會(huì)受到地理、季節(jié)和氣候的影響。我國(guó)的秋冬季比較干燥，風(fēng)力較強(qiáng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大。

在我國(guó)沿海地區(qū)，風(fēng)能和太陽(yáng)能資源很是充沛，為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的形成提供了天然的基礎(chǔ)。因此，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在選址時(shí)應(yīng)做好風(fēng)能、太陽(yáng)能資源的勘探統(tǒng)計(jì)，掌握當(dāng)?shù)仫L(fēng)能、太陽(yáng)能、天氣、地理等環(huán)境因素，選取風(fēng)能、太陽(yáng)能資源豐富的地域開(kāi)發(fā)建設(shè)，以保證二者能源的綜合利用。

3 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的模塊構(gòu)成

系統(tǒng)框圖如圖1所示。

由圖1可以看出，本系統(tǒng)主要分為以下5個(gè)部分。

3.1 太陽(yáng)能發(fā)電模塊

利用太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)換為直流電能，然后儲(chǔ)存到蓄電池中，再通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出，從而為負(fù)載供電。

3.2 風(fēng)力發(fā)電模塊

當(dāng)達(dá)到必然風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力經(jīng)過(guò)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，再通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為交流電。此時(shí)，由于產(chǎn)生的交流電不穩(wěn)定，因此，需要通過(guò)整流器再傳輸?shù)叫铍姵兀缓蠼?jīng)由逆變器為負(fù)載供電。

3.3 控制模塊

主要通過(guò)STC系列單片機(jī)作為控制部分的核心來(lái)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)當(dāng)前的電壓狀態(tài)。當(dāng)蓄電池充滿(mǎn)電后開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)，只有蓄電池為負(fù)載輸出。當(dāng)蓄電池電量下降到一個(gè)設(shè)定值開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)為蓄電池充電，依次循環(huán)保證蓄電池時(shí)刻能為負(fù)載供電。

3.4 蓄電池模塊

根據(jù)需求，蓄電池所能存儲(chǔ)電量最低為負(fù)載所需電量的4倍，因此，在蓄電池的選擇上應(yīng)選用可充放電的次數(shù)多、使用壽命長(zhǎng)、不易損壞的蓄電池。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展背景、發(fā)展需要及體系框架。通過(guò)對(duì)兩種能源的合理利用，能為小型用戶(hù)提供更加穩(wěn)定的電能，提高了能源的利用率。風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電也間接減少了對(duì)無(wú)法再生能源的開(kāi)采，促進(jìn)了我國(guó)節(jié)能環(huán)保事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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〔編輯：張思楠〕