-
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
< br>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
, <
/p>
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
,
p>
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
27
5~330
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
< br>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
30GW
。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。
< br>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
< br>,
但是系统造价高。
风电系统是利用小型风力发电机
p>
,
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
p>
,
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
< br>,
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。<
/p>
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。
p>
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
,
< br>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
,
< br>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。
p>
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
, <
/p>
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
p>
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
< br>,
再按日用电考虑容量系数
,
最后审定光电板
和风机的容量。
p>
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
p>
,
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
,
< br>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<
/p>
,
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
power supply
system becomes the power source which the people
most need, needs
the
low
cost,
the
redundant
reliable
independent
power
supply
system
.It
is
reasonable
in
this
kind
of
environment
leeward
light
supplementary
power
supply
system,
because the
modern
energy
service
still
could
not
achieve
the place
often
was the trough hides the rich wind to
be able with the solar energy resources place.
Moreover
the
wind,
the
light
make
up
some
nature
which
system
itself
is
in
sole
possession
of
also
exactly
with
these
local
natural
condition
to
tall.
Therefore
regarding
satisfies the remote districts energy to need with
the Chinese most poor
area
sustainable
development,
the
scenery
supplementary
electricity
generation
is
an
essential
energy
construction
technology
method .The
scenery
supplementary
power
supply
system
is
by
the
solar
cell
and
the
wind-driven
generator
electricity
generation,
after the accumulator cell stored
energy, to the load power supply one
kind
of
new
power
source,
widely
applies
at
present
in
the
emblem
wave
correspondence, the base depot, the
broadcasting station, the open country activity,
the highway, the radio mountainous
area, the village and the island.
Remote districts use electricity the
load not to be all big generally, therefore is
uneconomical
with
the
electrical
network
power
transmission,
directly
generates
electricity
commonly
used
in
the
locality
uses
the
diesel
electric
engine .But
the
diesel oil storage and
transport too is high to the remote districts
cost, therefore the
diesel
electric
engine
only
can
take
one
kind
of
short-time
emergency
power
supply .Must
solve
the
long-
term
stability
reliable
power
supply
problem,
only
can
rely on local the natural energy source
.The solar energy gentle breeze can be most
universalNatural
resource,
also
is
the
inexhaustible
renewable
energy
.The
solar
energy
is
on
the
Earth
source
of
the
all
energy,
the
sun
is
shining
Earth's
each
land
.The
wind
can
be
the
solar
energy
in
the
earth's
surface
other
one
kind
of
manifestation, as a result of the
earth's surface different shape like sandy soil
ground,
the
vegetation
ground
and
the
water
surface
is
different
to
the
solar
illumination
heat absorption coefficient, forms the
temperature difference in the earth's surface,
the surface air temperature forms the
air convection to produce differently creates
an incident energy .Our country the
western area is in the world most greatly also is
in the world one of richest solar
energy resources areas, the Tibet area, the thin
air,
the
transparency
high
year
sunshine
time
long
reaches
3400h
in
particular,
above
daily
sunshine
6h
the
annual
mean
number
of
days
between
275~330
days,
the
radiation intensity is big east,
yearlyaverage radiation total quantity 7000MJ/m,
the
city
assumes
increases
progressively
the
distribution
to
the
west,
the
annual
variation
assumes
the
peak,
the
resources
superiority
is
advantageous,
the
application
prospect
is
extremely
broad .My
national
customs
can
resources
rich
reserves
3200GW,
potential
installing
equipment
accommodate
approximately
253GW,
occupies
the
world
first
place
and
potential
water
and
electricity
installed
capacity
380GW
is
the
same
level .In
2005
I
national
customs
electricity
installing
equipment
allow
to
surpass
1GW,
In
2020
the
wind
electricity
scale
estimated