風光互補發電系統---最合理的獨立電源系統

　　風光互補發電系統---最合理的獨立電源系統 . 在當今世界，電已成為人們生活中最常用的動力來源，隨著人們生活水平的不斷提高和技術進步，人們對電的依賴越來越強。在遠離電網的地區，獨立供電系統就成為人們最需要的電源。部隊的邊防哨所、郵電通訊的中繼站、公路和鐵路的信號站、地質勘探和野外考察的工作站、偏遠的農牧民都需要低成本、高可靠性的獨立電源系統。哪種獨立電源最合理，這是人們一直在研究和探討的問題，本文將從幾個方面，針對這個問題提出看法：

　　一、資源的評價偏遠地區一般用電負荷都不大，所以用電網送電就不合理，而只能在當地直接發電，最常用的就是采用柴油發電機。但柴油的儲運對偏遠地區成本太高，而且難以保障。所以柴油發電機只能作為一種短時的應急電源。要解決長期穩定可靠的供電問題，只能依賴當地的自然能源。太陽能和風能是最普遍的自然資源，也是取之不盡的可再生能源。太陽能是地球上一切能源的來源，太陽照射著地球的每一片土地。風能是太陽能在地球表面的另外一種表現形式，由于地球表面的不同形態（如沙土地面、植被地面和水面）對太陽光照的吸熱系數不同，在地球表面形成溫差，地表空氣的溫度不同形成空氣對流而產生風能。因此，太陽能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性。白天太陽光最強時，風很小，晚上太陽落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大而風能加強。在夏季，太陽光強度大而風小，冬季，太陽光強度弱而風大。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發電系統在資源上具有最佳的匹配性，風光互補發電系統是資源條件最好的獨立電源系統。

 　　二、技術評價光電系統是利用光電板將太陽能轉換成電能，然后通過控制器對蓄電池充電，最后通過逆變器對用電負荷供電的一套系統。該系統的優點是系統供電可靠性高，運行維護成本低，缺點是系統造價高。風電系統是利用小型風力發電機，將風能轉換成電能，然而通過控制器對蓄電池充電，最后通過逆變器對用電負荷供電的一套系統。該系統的優點是系統發電量較高，系統造價較低，運行維護成本低。缺點是小型風力發電機可靠性低。另外，風電和光電系統都存在一個共同的缺陷，就是資源的不確定性導致發電與用電負荷的不平衡，風電和光電系統都必須通過蓄電池儲能才能穩定供電，但每天的發電量受天氣的影響很大，會導致系統的蓄電池組長期處于虧電狀態，這也是引起蓄電池組使用壽命降低的主要原因。由于太陽能與風能的互補性強，風光互補發電系統在資源上彌補了風電和光電獨立系統在資源上的缺陷。同時，風電和光電系統在蓄電池組和逆變環節是可以通用的，所以風光互補發電系統的造價可以降低，系統成本趨于合理。風光互補發電系統可以根據用戶的用電負荷情況和資源條件進行系統容量的合理配置，即可保證系統供電的可靠性，又可降低發電系統的造價。無論是怎樣的環境和怎樣的用電要求，風光互補發電系統都可作出最優化的系統設計方案來滿足用戶的要求。應該說，風光互補發電系統是最合理的獨立電源系統。目前，推廣風光互補發電系統的最大障礙是小型風力發電機的可靠性問題。幾十年來，小型風力發電機技術有了很大的發展，根據空氣動力學原理，采用機械控制方式對小型風力發電機在大風狀態下進行限速保護。機械限速結構的特點是小型風機的機頭或某個部件處于動態支撐的狀態，這種結構在風洞試驗的條件下，可以反映出良好的限速特性，但在自然條件下，由于風速和風向的變化太復雜，而且自然環境惡劣，小型風力發電機的動態支撐部件不可避免的會引進振動和活動部件的損壞，從而使機組損壞。目前最好的小型風力發電機只保留了三個運動部件（運動部件越少越可靠已是大家的共識），一是風輪驅動發電機主軸旋轉，二是尾翼驅動風機的機頭偏航，三是為大風限速保護而設的運動部件。前兩個運動部件的不可缺少的，這也是風力發電機的基礎，實踐中這兩個運動部件故障率并不高，主要是限速保護機構損壞的情況多。要徹底解決小型風力發電機的可靠性問題必須在限速方式上有最好的解決方法。

 　　三、小型風力發電機全新的控制理念設置大風限速保護的目的是在于當風力機在某一風速下，風力機輸入的能量大于系統當時所能消耗的能量以及系統所能儲存的能量總和的時候，（我們姑且稱之為風力機處于過功率狀態）能有效地減小風力機吸收風能，使風力機不致超速運行。 目前，全球各型風力機的限速保護方案大致可以歸為兩類： 1、以某種機構使風輪偏離風向，減小風輪迎風面積，從而減小風能的吸收。 2、以某種機構利用風輪葉片的離心力改變槳距，降低風輪的風能利用率，從而達到減小風能吸收的效果。這些機械限速保護裝置之所以可靠性不良，除了設計不當的人為因素以外，實際上是有其固有弊端存在的。自然界的風況是十分復雜的，紊流是主狀態，同時，風速風向的變化頻繁而又迅捷，任何機械裝置都不可能瞬時響應實際風況的變化，加上長期運行導致的機械磨損會使裝置的配合間隙增大。所有這些均會導致保護滯后、失效以及劇烈的震動，引發風力機飛車、過載和劇烈震動等破壞性結果。

　　四、風光互補發電系統的合理配置風光互補發電系統由太陽能光電板、小型風力發電機組、系統控制器、蓄電池組和逆變器等幾部分組成，發電系統各部分容量的合理配置對保證發電系統的可靠性非常重要。一般來說，系統配置應考慮以下幾方面因素： 1、 用電負荷的特征 發電系統是為滿足用戶的用電要求而設計的，要為用戶提供可靠的電力，就必須認真分析用戶的用電負荷特征。主要是了解用戶的最大用電負荷和平均日用電量。最大用電負荷是選擇系統逆變器容量的依據，而平均日發電量 則是選擇風機及光電板容量和蓄電池組容量的依據。 2．太陽能和風能的資源狀況項目實施地的太陽能和風能的資源狀況是系統光電板和風機容 量選擇的另一個依據，一般根據資源狀況來確定光電板和風機的容量系數，在按用戶的日用電量確定容量的前提下再考慮容量系數， 最后光電板和風機的容量. 在最近審定的國標《離網型戶用風光互補發電系統技術條件》中對系統容量的選擇確定了原則。

　　總之，風光互補發電系統是最合理的獨立電源系統，這種合理 性表現在資源配置最合理，技術方案最合理，性能價格最合理。