摘 要：能源是人類(lèi)社會(huì)生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。但隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的需求越來(lái)越大。因此化石燃料能源面臨日益減少的處境。同時(shí)由于化石能源的過(guò)度利用也使得環(huán)境惡化加重。因此，綠色清潔的新能源越受重視。本文主要介紹了風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理以及在生活中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)；新型能源；LED電子顯示屏；發(fā)展前景

中圖分類(lèi)號(hào)：TM923

人們對(duì)能源的越來(lái)越重視，風(fēng)能光能作為可重復(fù)利用的可再生能源，已經(jīng)成為研發(fā)重點(diǎn)。我國(guó)大部分地區(qū)屬于季風(fēng)氣候區(qū)。一般冬季風(fēng)大，太陽(yáng)能輻射小。夏季風(fēng)小，太陽(yáng)輻射大。風(fēng)能和太陽(yáng)能正好可以相互充分利用采用風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)可以很好的克夫太陽(yáng)能和風(fēng)能提供能量的隨機(jī)性和間歇性的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電的目的。

1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電概述

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)就是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備聯(lián)合起來(lái)共同發(fā)電的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，它可以將風(fēng)能和太陽(yáng)能的優(yōu)劣進(jìn)行互補(bǔ)，達(dá)到最大發(fā)電效果和最長(zhǎng)的發(fā)電時(shí)間。

1.1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的各部分組成和運(yùn)行原理。一套完整的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，太陽(yáng)能電池組件，逆變器，蓄電池組，直流交流負(fù)載等多部分組成。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路圖如圖1

圖1

根據(jù)這種設(shè)計(jì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力大小和太陽(yáng)輻射的情況，可以有三種工作方式。（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單獨(dú)向負(fù)載供電。（2）太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)向負(fù)載供電。（3）兩個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合為負(fù)載供電。

1.2 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)。相比于風(fēng)力發(fā)電和光能發(fā)電的獨(dú)立系統(tǒng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)具有很多的特點(diǎn)。（1）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)彌補(bǔ)了風(fēng)力發(fā)電和光能發(fā)電系統(tǒng)在資源上的缺陷，利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的互補(bǔ)性，提供了較為穩(wěn)定的電能；（2）在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電和光能發(fā)電系統(tǒng)可以共用一套蓄電池組和逆變環(huán)節(jié)，減少了系統(tǒng)的造價(jià)；（3）整個(gè)系統(tǒng)是兩種發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行互補(bǔ)運(yùn)行。因此，在保證同等供電的情況下，可達(dá)達(dá)減少儲(chǔ)能裝置的容量；（4）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)用戶(hù)需要合理配置系統(tǒng)容量，在不影響供電可靠性的情況下減少了系統(tǒng)造價(jià)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)用戶(hù)所在地的季節(jié)和天氣變化情況優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在滿(mǎn)足用戶(hù)需求的情況下節(jié)約資源；（5）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)利用的這兩種能源的儲(chǔ)量都是無(wú)限的，同時(shí)這兩種能源的存在具有普遍性可以就地取用。綠色能源在利用是幾乎不產(chǎn)生任何污染，它的清潔性是任何其他能源所不能代替的。而且這兩種能源不需要購(gòu)買(mǎi)，不需要交稅，只需系統(tǒng)組裝材料費(fèi)用，相對(duì)后期來(lái)說(shuō)還是具有一定的經(jīng)濟(jì)性。

由思路圖1可以畫(huà)出風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)基本組成框圖如圖2

圖2

2 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在LED顯示屏上的應(yīng)用

新能源的發(fā)展是不可遏制的，我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)已有一定的發(fā)展，但是造價(jià)和組裝材料費(fèi)用偏高，推廣受到一定的限制。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的成本雖然高于太陽(yáng)能發(fā)電，但是它的可靠性更高，市場(chǎng)前景廣闊，已經(jīng)逐漸得到認(rèn)可。

圖3

如上圖3所示，我國(guó)各大小城市的廣場(chǎng)中心，商場(chǎng)樓盤(pán)，政府部門(mén)前面基本都豎有LED顯示屏。其LED顯示屏是為了顯示公告，招聘信息，路標(biāo)，廣告等動(dòng)態(tài)信息作用的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)大小城市這樣的LED顯示屏隨處可見(jiàn)，不計(jì)其數(shù)。而這些顯示屏每年的線路鋪設(shè)費(fèi)用，用電費(fèi)用是一筆龐大的經(jīng)濟(jì)支出。這個(gè)其實(shí)給可再生能源創(chuàng)造了極大的市場(chǎng)機(jī)遇。可以很好的利用上述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)來(lái)代替市電的作用。這樣就可以全自動(dòng)電子開(kāi)關(guān)，無(wú)需市電的供給，十一個(gè)極為理想的供電系統(tǒng)。

2.1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與LED顯示屏組合系統(tǒng)的組成。組成有：太陽(yáng)能器件，風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)支撐桿，控制逆變器，控制器，LED電子顯示屏，蓄電池，機(jī)柜，燈源燈具，導(dǎo)線極其安裝附件。

根據(jù)上述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)原理可將這兩者進(jìn)行結(jié)合使用，由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的控制框圖可以知道系統(tǒng)工作的大致程序，因此可以設(shè)計(jì)出風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與LED顯示屏組合系統(tǒng)的基本概念的模擬圖。此系統(tǒng)安裝后的模擬圖如圖4

圖4

這種系統(tǒng)應(yīng)用在LED顯示屏上，整體效果看起來(lái)簡(jiǎn)潔而不失大氣，細(xì)膩而不失唯美。除了具體的用處，還可以成為一種漂亮的景觀，同時(shí)可以彰顯綠色能源的好處，體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。

由這個(gè)模擬圖可以畫(huà)出風(fēng)光互補(bǔ)LED顯示屏原理的控制方框圖5

圖5

這個(gè)系統(tǒng)的原理就是利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)控制逆變器給蓄電池充電，然后由LED顯示屏控制器控制其顯示屏的開(kāi)啟和關(guān)閉，并且這個(gè)LED顯示屏還提供了太陽(yáng)能電池防反沖，太陽(yáng)能電池接反，蓄電池接反，蓄電池開(kāi)路，風(fēng)機(jī)自動(dòng)剎車(chē)和手動(dòng)剎車(chē)等多種保護(hù)，及其便利和實(shí)用。

2.2 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)安裝的要求。（1）注意選擇安裝位置，盡量保證電池組件和風(fēng)力發(fā)電機(jī)在任何時(shí)段能夠接受陽(yáng)光，最好避免樹(shù)葉和高層建筑物的遮擋，避免影響系統(tǒng)的正常工作；（2）穿線時(shí)一定要注意導(dǎo)線勿夾在燈桿的連接處，導(dǎo)線的連接處應(yīng)該連接牢固且用PVC膠帶纏繞。系統(tǒng)內(nèi)各部件之間的電路連接應(yīng)固定可靠的連接，不允許使用插座，插頭的方式連接。對(duì)系統(tǒng)以外的電路，所有由于暴露而受損的導(dǎo)線都要用導(dǎo)線管進(jìn)行保護(hù)。對(duì)控制器和蓄電池可以安裝在一個(gè)配電柜中，放在室外人員不易接觸和通風(fēng)良好的地方，這樣可以防止不必要的危險(xiǎn)和方便維修檢查；（3）使用時(shí)，為了保證美觀和電池組件能更好的接受太陽(yáng)輻射，電池板方陣傾角應(yīng)保持方陣表面的干凈，以免影響發(fā)電量而且要定期檢查所有安裝部件的牢固程度。而且電池板方陣的安裝角度應(yīng)按照所在城市的年平均日照時(shí)間及最佳安裝傾角安裝，一般傾角都會(huì)超過(guò)30度。如圖6：

圖6

最后就要對(duì)已經(jīng)安裝好的系統(tǒng)進(jìn)行性能檢測(cè)和調(diào)試，將所有的數(shù)據(jù)，功率配置調(diào)節(jié)到正常工作的狀態(tài)。

2.3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用在LED顯示屏上的優(yōu)勢(shì)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)也在發(fā)展，屬于一種新型的綠色環(huán)保發(fā)電方式。這技術(shù)應(yīng)用在LED顯示屏上，省去了埋地電纜供電這一過(guò)程。不需要輸電線路，不消耗電能，無(wú)需架線，無(wú)需專(zhuān)人控制和管理，維修方便。更重要的是有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益，免除了后期大量電費(fèi)支出的成本。不消耗任何非再生性能源不向大氣中排放污染性氣體，完全按符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策的要求。LED顯示屏基本都放在吸引人們目光的地段，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)如果應(yīng)用在這上面，將會(huì)成為一道獨(dú)特的風(fēng)景線，同時(shí)也向人們宣傳這種綠色環(huán)保的理念，讓更多的人了解這門(mén)技術(shù)，從而支持和發(fā)展這種技術(shù)。

2.4 不足之處。地區(qū)限制，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)安裝位置極其重要。所以適合這個(gè)系統(tǒng)的LED顯示屏并不是全部。有一定的選擇性。這個(gè)系統(tǒng)安裝的費(fèi)用會(huì)稍稍昂貴，因?yàn)樗莾煞N系統(tǒng)相結(jié)合而成的，大面積的實(shí)施需要一筆不小的經(jīng)費(fèi)，會(huì)對(duì)這個(gè)技術(shù)的推廣有一定的阻礙性，尤其是在相對(duì)平困的一些地區(qū)。

2.5 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展前景。風(fēng)力發(fā)電，太陽(yáng)能發(fā)電是目前世界上成本最接近常規(guī)電力，發(fā)展最快的兩種發(fā)電方式。受到了越來(lái)越多的國(guó)家和科研人員的重視，而近年來(lái)，我國(guó)這兩種發(fā)電市場(chǎng)快速擴(kuò)大，這兩種發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)也得到了很好的同步發(fā)展。而這兩者的結(jié)合的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)得到的電力更加穩(wěn)定?？梢灶A(yù)測(cè)隨著風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電將成為我國(guó)可再生能源中極具規(guī)模化開(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展的一種新能源，是成本最低的溫室氣體減排方案之一。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)在LED顯示屏上的使用是新興的新能源的一個(gè)新發(fā)展。其未來(lái)的前景和技術(shù)將會(huì)得到不可限量的發(fā)展和改進(jìn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

一種可再生，無(wú)污染，零排放的綠色新能源太陽(yáng)能和風(fēng)能已經(jīng)逐漸成為世界大力提倡和利用的主要能源。本文重點(diǎn)介紹了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在LED顯示屏上的運(yùn)用極其技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。也看出了這種技術(shù)的光明前景。期待人們對(duì)這個(gè)技術(shù)積極的開(kāi)展研究，以便早日推廣使用，造福人類(lèi)。

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作者簡(jiǎn)介：李典誥（1992-），男，大學(xué)本科，研究方向：電子信息科學(xué)與技術(shù)。

作者單位：湘潭大學(xué)，湖南湘潭 411100