风能与其他能源互补发电系统研究综述

风能与其他能源互补发电系统研究综述

包洪亮

大唐新能源辽宁公司辽宁朝阳122000

摘要：当前，随着经济的发展，自然环境与社会发展之间的矛盾逐渐的加深，环境保护问题也就得到了更广泛的关注。在这样的大环境下，对可再生能源的综合利用以及高效利用非常的重要。太阳能以及风能是当前应用较为广泛的可再生能源，并且两种可再生清洁能源之间具有一定的互补性，从而出现了风能与太阳能互补的发电系统，该系统具有一定的经济性与合理性。本文就主要分析了风光互补发电系统。

关键词：风能；太阳能；风光互补发电系统

1风光互补发电的提出

太阳能和风能是最普遍的可再生能源，而且两者在时间变化分布上有很强的互补性。在白天太阳光最强的时段，其风能相对较小，而晚上的太阳能较弱，风能较强。在夏季时起太阳光强度大但是风小，冬季则是风大而太阳光弱。因此太阳能和风能在时间上具有一定的互补性，从而为风光互补发电系统的发展和建立提供了有效的保障。

在发电系统当中单独应用风能和太阳能，由于其稳定性较差，因此需要对其能量进行转换输出。无论是太阳能光伏发电还是锋利发电系统都需要利用能量储存来调节系统的运行，保证能量供需的平衡性。在风力发电以及太阳能光伏发电系统当中利用蓄电池虽然能够保证供电的稳定性，但是起发电会受到天气的影响，从而导致系统的用电与供电之间的不平衡，长此以往会降低蓄电池的使用寿命。因此考虑到蓄电池在风力发电以及光伏发电系统中的通用性，因此建立并应用风光互补发电系统有着较大的可能性，并且其应用还能够降低储能设备的设计容量，从而消除了系统电量供给的不平衡性，降低了系统维护的工作量以及建设投资。风光互补发发电系统实际上是具有一定的合理性与独立性的供电系统。

2风光互补发电系统

2.1风力发电机组

风力发电机组进行发电时，要求输出频率保持恒定。通常有以下两种方式：

(1)保持发电机的恒定转速。发电机的运转主要是利用风力机的传动装置来进行的，因此这种当时需要保证风力机转速的恒定，从而会影响到风能的转换效率。

(2)风力机的转速随着风速的变化而变化。听过其他的手段来保证输出电能频率的恒定就是变速恒频运行，其拥有多种方式，并且各有特点，使用的场合与情况也就有所差异。

风电机组在风光互补发电系统当中起主要是采用了交流——直流——交流与光伏方阵进行联合运行的运行方式。其发出的电能通过整流器变换为直流，之后通过逆变器将直流转换为具有恒定性的交流电，从而实现电能的供应和使用。在电能的支流环节，风电机组发出的电流能够直接进行直流负载供给，剩下的多余电能还能够进行蓄电池充电。此外，在发电系统当中要想实现风能的高效利用就一定要对蓄电池组进行合理的匹配。

2.2光伏阵列结构

光伏列阵在风光互补发电系统当中的主要责任就是将太阳能转换为电能。其主要是由一系列串联以及并联组成的太阳电池构成。

2.3蓄电池

蓄电池在风光互补发电系统当中主要是冲淡这储存电能的角色。在日照以及风能重组的条件下，蓄电池能够存储多余的电能，并且在日照以及风力不佳的情况下进行电能的输出。因此其还具有平衡负载以及调节能量的作用。在风光互补发电系统当中，铅蓄电池是应用较多的种类，但是由于其过放电能力以及耐充过电能力较差的原因，因此在的风光互补发电系统当中不能够保证充放电的规律性。因此在风光互补发电系统当中，若蓄电池的充放电控制和保护措施不当则会导致电池的损坏。因此，蓄电池充放电控制与过充电和过放电保护是风光互补发电系统运行控制的主要部分，换言之，整个风光互补发电系统的运行控制围绕蓄电池的有效充放电控制与保护进行。

2.4风电互补发电系统的运行控制

为使系统稳定可靠地运行，必须依据控制参数进行相应的控制。对系统工作状态的判断是利用参数的控制视线的，并且根据参数来对系统的各个运行环节进行控制调节，从而保证系统运行的稳定性和可靠性。其系统主要是通过能量消耗、能量产生以及能量存储转换组成的。在这整个系统当中，蓄电池是系统正常运行的保障，是系统能量转换的枢纽。因此在进行系统运行控制调节时就需要将对象转到能量的产生于消耗上。即在系统运行中，需要根据蓄电池状态判断来决定对风电机组、光伏阵列进行有效的控制调节来确保系统长期稳定工作。

对能量产生环节的控制，也就是调节系统的输入功率，保证蓄电池始终保持在浮充状态。并且要将现行控制设备或是电子开关和继电器设备串联到电路当中。集成电路是延长系统寿命的有效手段，因此最好是选择集成电路形式。在蓄电池处于浮充电压时，需要利用控制设备来讲充电设备与蓄电池的链接断开，从而按照一定的规律来降低充电电流，直到其电流能够保证蓄电池处于浮充状态，从而保证系统运行的稳定性。此外，还可以快速的接通和断开一个串联开关来满足蓄电池的浮充要求。很显然，这种情况下要求采用的串联开关有足够快的切换速度，这对机械开关而言是难以实现的。但下列二种方案则是可取的：

（1）当蓄电池的电压已经超过浮充电压或者是达到了浮充电压之后要立即断开串联开关。在蓄电池电压下降之前都不要接通串联开关，从而避免开关的频繁切换。这种方式虽然降低了开关的切换频率，但是不能够保证输入最大功率是电能的充足性。这主要是由于该种方式会形成较低的脉动电流，而蓄电池在部分充电的情况下回析出气体，从而导致其电压极速上升的现象。

（2）将电源分成多个部分，并保证每个部分都应用专门的继电器控制。在蓄电池的浮充电压不断的上升时需要逐渐的断开充电设备的各个部分，从而保证系统在均衡的电流上运行。

3.1系统状态监测

就是检测系统的运行参数，并且利用这些数据来对系统的运行进行合理的使用，同时为上层管理提供依据。

3.2能量管理

主要负责处理系统的供电模式切换及负荷控制问题。风光互补发电系统的电能主要是来源于太阳能、风电和蓄电池，因此其需要结合风能密度、蓄电池的充电状态以及日照来对各个部门的对外供电比例进行调解，保护系统的运行、

3.3充放电控制

实现蓄电池组的充放电控制。由上文可知，蓄电池的寿命是决定系统运行费用的主要因素，而电池的寿命则由起是否能够在满分容量状态附近进行运行决定，同时放电之后是否能够快速恢复到满分状态也是决定其寿命的因素，因此需要对蓄电池进行充放电的控制工作，从而降低发电系统的运行成本。

3.4参数设定

实现对各种保护极限以及控制状态切换值等运行参数的设定，其设定工作可利用本地的操作面板实现。

4结论

利用太阳能和风能在时间上的互补性，从而建立的风光互补发电系统。风光互补发电系统可根据当地的资源条件以及用电符合情况来进行合理的配置，从而保证系统发电和供电的可靠性，降低系统的成本。风光互补发电系统能够满足各种情况下各个用户的用电需求。

参考文献：

[1]黄护林.陈昊.分布式风力-太阳能光伏互补发电系统的研究[C]//长三角科技论坛——空间技术应用与长三角经济发展专题论坛.2005.

[2]张子皿.冯宾春.风光互补新能源发电系统的设计与实现[J].风能,2015(9):60-64.

[3]张帅.风能和太阳能互补发电系统研究[D].河北农业大学,2014.