太阳能/风能的综合利用

太阳能和风能都是具有不确定性的能源，受到自然环境的制约。风能主要随季节变化，而且具有间歇性地瞬时变化的特征；太阳能不但受制于季节变化，而且只能在白天使用。单独利用太阳能和风能都有很多弊端，但风能和太阳能在时间分布上有很强的互补性，这种互补性表现在两个方面：一是季节互补，在中国，冬天太阳能较弱，风能充足，夏天风能较弱，太阳能充足；二是白天夜晚互补，白天太阳能充足时风能较弱，到了晚上没有太阳能时，由于地表温差较大，风能就较为充足。因此，这两种能源互补使用，比单独使用其中一种能源更为有效稳定，不但提高了能源利用率，而且能够降低成本，扩大系统的应用范围，提高产品的可靠性。风光互补独立供电系统将风能和太阳能互补使用，为用户提供清洁、环保的电能。风光互补发电站采用风光互补发电系统，风光互补发电系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天时由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风能或太阳能更经济、科学、实用，适用于道路照明、农业、牧业、种植业、养殖业、旅游业、广告业、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、部队边防哨所、通信中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站及其他用电不便的地区。

风光互补发电系统是一套发电应用系统，该系统利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转换为直流电）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；对于富余的电能，则将其送入外电网。由于是风力发电机和太阳能电池方阵两种发电设备共同发电，因此可以在资源上弥补风电和光电独立系统的缺陷：实现昼夜互补——中午太阳能发电，夜晚风能发电；季节互补——夏季日照强烈，冬季风能强盛；稳定性高——利用风光的天然互补性，大大提高系统供电的稳定性。

小型风光互补发电系统一般由一个或几个中小型的风力发电机与若干太阳能电池组件组成。电力送入风光互补控制器后先转换成直流电，根据控制需要可向蓄电池组充电，或者将直流电逆变成交流电。小型风光互补发电系统可以是离网的独立供电系统，发出的交流电供用户自己使用，也可以组成并网系统，把多余的交流电送向电网。图10-6所示是小型风光互补发电系统示意图。

图10-7所示是小型风光互补发电系统主电路示意图，该系统由有风电的直流变换电路、光伏输入的直流变换电路、产生工频的逆变电路以及相关的检测与控制电路组成。为了使系统能满足常用电器的需要，系统多余的电量送入外电网，系统输出为380 V三相交流电。逆变器具有并网功能，它由三相桥式逆变电路组成，输出电路有滤波器，滤波器的类型根据本地负荷与电网的特性选择。逆变器的输出供本地用户使用，可通过并网开关连接外电网。逆变器从直流母线输入，为了使逆变器正常工作，直流母线电压应在650 V左右。小型逆变器若蓄电池电压较低，直流母线电压也会较低，故需在逆变器直流输入侧增加升压电路。一般风力发电机的输出为交流电，1 kW以下的微型风力发电机有低压单相交流输出或三相交流输出，1 kW以上的小型风力发电机为三相交流输出。小型风力发电机多自带整流器，许多小型风力发电机可选配各种控制器。(https://www.daowen.com)

图10-6　小型风光互补发电系统示意图

图10-7　小型（容量为数千瓦至数十千瓦）风光互补发电系统主电路示意图