劉江濤　么永強(qiáng)　邢雅周

摘要：針對(duì)偏遠(yuǎn)山區(qū)居民居住分散、電網(wǎng)架設(shè)費(fèi)用高、利用率低等問題，研究并優(yōu)化了山區(qū)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)組成及其工作原理，優(yōu)化并選擇了適合偏遠(yuǎn)山區(qū)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。實(shí)踐表明：系統(tǒng)供電及并網(wǎng)運(yùn)行平穩(wěn)，可以滿足山區(qū)居民用電量需求。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)；發(fā)電；優(yōu)化；卸荷

中圖分類號(hào)：TK89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2016）06-0137-02

1 引言

目前，我國(guó)還有8億多人口居住在農(nóng)村，偏遠(yuǎn)山區(qū)大約有2000萬人還未接通電力，偏遠(yuǎn)山區(qū)距離中心城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)且分散，不集中，電網(wǎng)架設(shè)費(fèi)用高、利用率低，制約了當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)、生活用電。同時(shí)，偏遠(yuǎn)山區(qū)風(fēng)能、太陽(yáng)能儲(chǔ)量豐富，利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)將豐富的風(fēng)能、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，可解決偏遠(yuǎn)山區(qū)居民生產(chǎn)、生活用電，并為冬季取暖提供電能，減少煤炭、木材燃燒、污染物排放，為解決霧霾提供一種可借鑒的發(fā)電方式，促進(jìn)偏遠(yuǎn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 山區(qū)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)組成及工作原理

山區(qū)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要包括將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為電能的光伏電池板、整流橋、單雙向DC/DC變換器、控制器、蓄電系統(tǒng)、逆變器、負(fù)載、卸荷系統(tǒng)等。該系統(tǒng)利用自然風(fēng)作為動(dòng)力，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪吸收風(fēng)能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，光伏電池板利用光伏效?yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為直流電。風(fēng)能發(fā)電經(jīng)整流橋、DC/DC變換，太陽(yáng)能發(fā)電經(jīng)單向DC/DC轉(zhuǎn)化成直流電，并分別直接向直流負(fù)載或者通過逆變器逆變向交流負(fù)載供電；多余電能經(jīng)雙向DC/DC變換器，然后儲(chǔ)存到蓄電系統(tǒng)。由于某個(gè)時(shí)段風(fēng)能、太陽(yáng)能特別豐富，發(fā)電超出了負(fù)載和蓄電系統(tǒng)需要，提前檢測(cè)，并通過無極逐漸卸荷方式將多余電能釋放掉；由于某個(gè)時(shí)段陰天、下雨造成風(fēng)能、太陽(yáng)能較弱時(shí)，發(fā)電不能滿足負(fù)載需要，蓄電系統(tǒng)可通過雙向DC/DC變換器向系統(tǒng)供電，使供電系統(tǒng)可以連續(xù)、穩(wěn)定工作。蓄電系統(tǒng)、卸荷系統(tǒng)共同作用起到電能調(diào)節(jié)和負(fù)載平衡的作用，提高電能利用率。

3 山區(qū)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化

偏遠(yuǎn)山區(qū)生產(chǎn)、生活用電主要集中于照明、電視、冰箱、洗衣機(jī)、電腦及其附件、電風(fēng)扇、電暖等，日耗電量約為6kW·h，偏遠(yuǎn)山區(qū)居民各月耗電量、總發(fā)電量及盈由圖1、2、3可知：8月份系統(tǒng)發(fā)電低于耗電量，可采用減少用電設(shè)備的方法避免。同時(shí)，依據(jù)偏遠(yuǎn)山區(qū)風(fēng)能、太陽(yáng)能資源調(diào)查數(shù)據(jù)，綜合考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池板效率，選用2kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和4塊150W的光伏電池板組成風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)?？紤]到8月份虧損量，在實(shí)際應(yīng)用中，采用2kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和6塊150W的光伏電池板組成風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，多余電量通過并網(wǎng)供其它附近居民使用，有效地提高了電能利用率，避免了卸荷造成浪費(fèi)，同時(shí)也為安裝用戶帶來了額外的經(jīng)濟(jì)效益，其它少量居民使用多數(shù)安裝用戶的多余電能也可滿足用電需求，節(jié)約了投資。

4 結(jié)語

依據(jù)偏遠(yuǎn)山區(qū)風(fēng)能、太陽(yáng)能資源調(diào)查數(shù)據(jù)，采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)滿足偏遠(yuǎn)山區(qū)居民用電，優(yōu)化了系統(tǒng)配置，提高了利用率。實(shí)際應(yīng)用表明系統(tǒng)供電及并網(wǎng)運(yùn)行平穩(wěn)，滿足山區(qū)居民用電量需求。