风光互补系统

作者: | 发布日期: 2015 年 02 月 03 日 16:22 | 分类: 新能源知识
一、定义:
(图片来源:sunoasis.com.cn)
 
风光互补系统是一套发电应用系统,指风力发电机和太阳能电池方阵两种发电设备共同发电。该系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智慧控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成,将电力并网送入常规电网中。
 
它适用于道路照明、农业、牧业、种植、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、通讯中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站,及其它用电不便地区如边远牧区等。
 
二、发电方式:
 
风光互补系统利用太阳能电池方阵、风力发电机,将发出的电能存储到蓄电池组中,当使用者需要用电时,逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电,通过输电线路送到使用者负载处。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电,晴天由太阳能发电,在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用,实现全天候的发电功能。
 
三、组成部分:
 
系统组成如下:
(图片来源:info.upla.cn)
 
1.发电部分:由1台或者几台风力发电机和太阳能电池板矩阵组成,完成“风-电、光-电”的转换,并通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。
 
2.蓄电部分:由多节蓄电池组成,完成系统的全部电能储备任务。
 
3.充电控制器及直流中心部分:由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成,完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。
 
4.供电部分:由一台或者几台逆变电源组成,可把蓄电池中的直流电能变换成标准的220V交流电能,供给各种用电器。
 
四、优点:
 
1、完全利用风能和太阳能来互补发电,无需外界供电;
 
2、免除建变电站、架设高低压线路和高低压配电系统等工程,系统成本合理;
 
3、具有昼夜互补、季节性互补特点,系统稳定可靠、性价比高;
 
4、电力设施维护工作量及相应的费用开销大幅度下降;
 
5、独立供电,在遇到自然灾害时不会影响到全部使用者的用电;
 
6、低压供电,运行安全、维护简单。
 
五、缺点:
 
1、风电和光电系统都存在一个共同的缺陷——资源不确定性导致发电与用电负荷的不平衡。风光系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电,但每天的发电量受天气的影响很大,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。 
 
2、小型风力发电机的可靠性得不到根本解决。出于成本上的考虑,小型风力发电机只采用简单的机械控制方式在大风状态下进行限速保护。机械限速结构的特点是小型风机的机头或某个部件处于动态支撑的状态,在自然条件下,由于风速和风向的变化太复杂,且自然环境恶劣,小型风力发电机的动态支撑部件不可避免的会引进振动和活动部件的损坏,从而使机组损坏。
 
目前最好的小型风力发电机只保留了三个运动部件,一是风轮驱动发电机主轴旋转,二是尾翼驱动风机的机头偏航,三是为大风限速保护而设的运动部件。前两个运动部件故障率并不高,主要是限速保护机构损坏的情况多。所以要彻底解决小型风力发电机的可靠性问题,便必须在限速方式上有最好的解决办法。
 
六、产品应用:
 
A、风光互补公共照明系统
(图片来源:pengky.cn)
  • 定义:完全利用风和太阳光能为灯具供电(无需外接电网)。系统兼具风能和太阳能产品的双重优点,由风、光能协同发电,电能储于蓄电池中,开关智慧控制,自动感应外界光线变化,无须人工作业,主要用于乡村结合道路、高速公路、城市道路、防洪堤及景观道路 。 
  • 产品特点:零电费、零排放,节能减排、绿色环保、未来照明发展的重要方向之一;
  • 三免产品:免能耗——利用自然资源自身发电,无需外界供电; 免配套——独立供电,无需其他辅助输电设备;免电费——自身发电,运行不需要电费支出。
  • 应用范围:城市路灯;农村路灯——“路路亮”高速公路;防洪堤;景观工程;社区公共照明等。   
B、家庭供电系统:主要用于农村无电户、别墅度假屋、渔船游艇、家庭并网系统。  
 
C、风光互补分布式电站系统:主要应用于分布式电站、用户侧并网、海岛、边防哨所、无电村集中供电。  
 
D、风光互补离网型独立供电系统:主要应用于通信基站、加油站、收费站、养殖场等。 
 
E、风光互补监控指示系统:主要应用于交通监控、指示;治安国防监控;石油、天然气、电力线监控;森林防火监控等。  
 
七、典型案例:
 
【A】2009年中国兵器装备集团自主研制了一套具有国内先进水准的40千瓦风光互补示范发电站,风光互补发电站成功建成并投入运行。
 
该系统为兵器装备集团自主开发生产,除了实现风光互补发电,还具有以下三方面优势:一是高精度即时跟踪太阳位置,使太阳能系统日发电量比传统的固定式系统提高了30%以上;二是自主研制的并网逆变器技术水准先进,部分指标达到国际领先水准,确保发电站可靠高效运行;三是采用了风光合一的调度与控制系统,实现了柔性并网发电,减少对电网的冲击。
 
这标志著兵器装备集团成功进入风力发电能源领域,并同时拥有了太阳能、风能两大绿色能源产业,为两大绿色能源产业找到了一个结合点。
 
【B】2013年12月20日,由新疆特变电工新能源公司开发建设的我国首个百兆瓦级大型风光互补电站正式并网发电。该电站通过风能和太阳能发电系统的智慧调节,向电网提供更加稳定的电能;同时,对地面和高空的合理利用,充分发挥风、光资源的互补优势,实现资源最大程度的整合。

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