風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)---最合理的獨立電源系統(tǒng) . 在當(dāng)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(shù)進步，人們對電的依賴越來越強。在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地區(qū)，獨立供電系統(tǒng)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(zhì)勘探和野外考察的工作站、偏遠(yuǎn)的農(nóng)牧民都需要低成本、高可靠性的獨立電源系統(tǒng)。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(yuǎn)地區(qū)一般用電負(fù)荷都不大，所以用電網(wǎng)送電就不合理，而只能在當(dāng)?shù)刂苯影l(fā)電，最常用的就是采用柴油發(fā)電機。但柴油的儲運對偏遠(yuǎn)地區(qū)成本太高，而且難以保障。所以柴油發(fā)電機只能作為一種短時的應(yīng)急電源。要解決長期穩(wěn)定可靠的供電問題，只能依賴當(dāng)?shù)氐淖匀荒茉础Ｌ柲芎惋L(fēng)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(fēng)能是太陽能在地球表面的另外一種表現(xiàn)形式，由于地球表面的不同形態(tài)（如沙土地面、植被地面和水面）對太陽光照的吸熱系數(shù)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(chǎn)生風(fēng)能。因此，太陽能與風(fēng)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(fēng)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(fēng)能加強。在夏季，太陽光強度大而風(fēng)小，冬季，太陽光強度弱而風(fēng)大。太陽能和風(fēng)能在時間上的互補性使風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有最佳的匹配性，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)是資源條件最好的獨立電源系統(tǒng)。

 　　二、技術(shù)評價光電系統(tǒng)是利用光電板將太陽能轉(zhuǎn)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(fù)荷供電的一套系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)供電可靠性高，運行維護成本低，缺點是系統(tǒng)造價高。風(fēng)電系統(tǒng)是利用小型風(fēng)力發(fā)電機，將風(fēng)能轉(zhuǎn)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(fù)荷供電的一套系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)發(fā)電量較高，系統(tǒng)造價較低，運行維護成本低。缺點是小型風(fēng)力發(fā)電機可靠性低。另外，風(fēng)電和光電系統(tǒng)都存在一個共同的缺陷，就是資源的不確定性導(dǎo)致發(fā)電與用電負(fù)荷的不平衡，風(fēng)電和光電系統(tǒng)都必須通過蓄電池儲能才能穩(wěn)定供電，但每天的發(fā)電量受天氣的影響很大，會導(dǎo)致系統(tǒng)的蓄電池組長期處于虧電狀態(tài)，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(fēng)能的互補性強，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上彌補了風(fēng)電和光電獨立系統(tǒng)在資源上的缺陷。同時，風(fēng)電和光電系統(tǒng)在蓄電池組和逆變環(huán)節(jié)是可以通用的，所以風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的造價可以降低，系統(tǒng)成本趨于合理。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的用電負(fù)荷情況和資源條件進行系統(tǒng)容量的合理配置，即可保證系統(tǒng)供電的可靠性，又可降低發(fā)電系統(tǒng)的造價。無論是怎樣的環(huán)境和怎樣的用電要求，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)都可作出最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計方案來滿足用戶的要求。應(yīng)該說，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)是最合理的獨立電源系統(tǒng)。目前，推廣風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的最大障礙是小型風(fēng)力發(fā)電機的可靠性問題。幾十年來，小型風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)有了很大的發(fā)展，根據(jù)空氣動力學(xué)原理，采用機械控制方式對小型風(fēng)力發(fā)電機在大風(fēng)狀態(tài)下進行限速保護。機械限速結(jié)構(gòu)的特點是小型風(fēng)機的機頭或某個部件處于動態(tài)支撐的狀態(tài)，這種結(jié)構(gòu)在風(fēng)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(fēng)速和風(fēng)向的變化太復(fù)雜，而且自然環(huán)境惡劣，小型風(fēng)力發(fā)電機的動態(tài)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(fēng)力發(fā)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(fēng)輪驅(qū)動發(fā)電機主軸旋轉(zhuǎn)，二是尾翼驅(qū)動風(fēng)機的機頭偏航，三是為大風(fēng)限速保護而設(shè)的運動部件。前兩個運動部件的不可缺少的，這也是風(fēng)力發(fā)電機的基礎(chǔ)，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(gòu)損壞的情況多。要徹底解決小型風(fēng)力發(fā)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(fēng)力發(fā)電機全新的控制理念設(shè)置大風(fēng)限速保護的目的是在于當(dāng)風(fēng)力機在某一風(fēng)速下，風(fēng)力機輸入的能量大于系統(tǒng)當(dāng)時所能消耗的能量以及系統(tǒng)所能儲存的能量總和的時候，（我們姑且稱之為風(fēng)力機處于過功率狀態(tài)）能有效地減小風(fēng)力機吸收風(fēng)能，使風(fēng)力機不致超速運行。 目前，全球各型風(fēng)力機的限速保護方案大致可以歸為兩類： 1、以某種機構(gòu)使風(fēng)輪偏離風(fēng)向，減小風(fēng)輪迎風(fēng)面積，從而減小風(fēng)能的吸收。 2、以某種機構(gòu)利用風(fēng)輪葉片的離心力改變槳距，降低風(fēng)輪的風(fēng)能利用率，從而達(dá)到減小風(fēng)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(shè)計不當(dāng)?shù)娜藶橐蛩匾酝猓瑢嶋H上是有其固有弊端存在的。自然界的風(fēng)況是十分復(fù)雜的，紊流是主狀態(tài)，同時，風(fēng)速風(fēng)向的變化頻繁而又迅捷，任何機械裝置都不可能瞬時響應(yīng)實際風(fēng)況的變化，加上長期運行導(dǎo)致的機械磨損會使裝置的配合間隙增大。所有這些均會導(dǎo)致保護滯后、失效以及劇烈的震動，引發(fā)風(fēng)力機飛車、過載和劇烈震動等破壞性結(jié)果。

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

　　總之，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)是最合理的獨立電源系統(tǒng)，這種合理 性表現(xiàn)在資源配置最合理，技術(shù)方案最合理，性能價格最合理。