李佳

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?首先對風光互補發(fā)電系統的特性進行簡要分析，并在此基礎上對可再生風能與太陽能互補發(fā)電系統的優(yōu)化策略進行論述。期望通過研究能夠對風光互補發(fā)電系統運行穩(wěn)定性的提升有所幫助。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?風能;太陽能;風光互補發(fā)電系統

[中圖分類號] ?TM61 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2018）26-0278-01

一、風光互補發(fā)電系統的特性

太陽能發(fā)電系統是利用光伏板進行發(fā)電，由于光伏板的能量輸出容易受到外界自然環(huán)境等因素的影響和限制，從而導致輸出的穩(wěn)定性相對較差。在不同的光照強度及溫度下，光伏板的輸出特性均有所不同。而風力發(fā)電系統則是利用風力發(fā)電機進行發(fā)電，其輸出的穩(wěn)定性主要取決于以下幾個因素：風速、空氣密度、能量轉換效率等。因光伏發(fā)電和風能發(fā)電在輸出功率方面都存在一定的不足，為彌補這種缺陷，可將兩者進行聯合，使其組成一個互補的發(fā)電系統，即風光互補發(fā)電系統。當風能與太陽能這兩種可再生能源疊加到一起后，能量的波動范圍會隨之大幅度減小，其總能量可以始終保持在一個比較穩(wěn)定的范圍內，通過對備用容量的調節(jié)，可使發(fā)電系統保持穩(wěn)定運行。從時間的角度上講，太陽光照僅僅會出現在日間，而風能則晝夜都有，白天風力較弱時，可以利用充足的太陽能進行發(fā)電，到了夜間，則可轉為風能發(fā)電，這樣一來，風光系統在時間上形成了互補，由此大幅度提升了系統的供電可靠性。

二、可再生風能與太陽能互補發(fā)電系統的優(yōu)化策略

（一）系統結構

在對風能與太陽能互補發(fā)電系統進行優(yōu)化設計的過程中，必須了解其結構。而控制策略的不同，互補發(fā)電系統的運行方式也有所差別。一個比較典型的風光互補發(fā)電系統是由以下幾個部分構成：太陽能、風能、蓄電池組、充電控制器、逆變器等。

1.風電機組。該機組可將自然界中的風能轉換為電能，具體的原理是通過風輪機帶動發(fā)電機進行發(fā)電。比較常用的風電機組有兩種形式，一種是水平軸，另一種是立軸，前者的風輪軸與地面之間是水平的，后者則是垂直的。垂直軸風電機在發(fā)電的過程中，基本不會受到風向的影響，由此使系統的結構得以簡化，并且發(fā)電機位于支架的底部，更加便于管理和維護。雖然垂直軸風電機的優(yōu)點較多，但其不足之處也是顯而易見的，最為突出的一個缺陷是無法自行啟動。從運行經濟性的角度上講，水平軸風電機要優(yōu)于垂直軸風電機。

2.太陽能電池陣列。當日光照射在太陽能電池上時，電池會對光照產生的熱能進行吸收，光生電子在電池內電場的作用下會產生分離現象，由此會形成異號電荷積累，這個過程就是光生電壓。在對太陽能電池陣列的輸出功率進行確定時，需要考慮的因素主要有以下幾個方面：光電轉換效率、太陽輻射量、電器設備的耗電量等。

3.蓄電池組。在風光互補發(fā)電系統中，蓄電池組是唯一的儲能裝置，其工作狀態(tài)以浮充為主，電能量要大于用電負載所需的電能量。目前，在風光互補發(fā)電系統中，比較常見的蓄電池有鉛蓄電池、鐵鎳蓄電池以及堿性蓄電池。當夜間、陰天或無風的天氣時，蓄電池組便會肩負起供電的任務，如果負載出現瞬時的脈沖功耗，可再生能源便無法滿足所需的電能供給要求，此時不足的部分則可由蓄電池組補充。

（二）運行控制策略

在風光互補發(fā)電系統運行的過程中，為提高其穩(wěn)定性和可靠性，必須采取有效的方法和措施，對系統運行過程進行優(yōu)化控制。對于風光互補發(fā)電系統而言，它的運行穩(wěn)定與否，除了與容量有關之外，另一個重要的因素是運行策略的選擇。風光互補發(fā)電系統的運行策略較多，如在某些情況下，只需要對可以再生的能源進行利用，并將多余的能量存儲到蓄電池組當中，而當可再生能源無法滿足發(fā)電需要時，才會對柴油發(fā)電機進行啟用，使其來補足缺少的能量，或是用其滿足一些負載的用電需要。在有的運行策略中，只要柴油機啟動，就必須在運行一段時間后才能退出;還有的策略是蓄電池組放電達到某個特定的程度時，啟動柴油發(fā)電機進行供電。

對風光互補發(fā)電系統進行應用時，當安裝地點確定之后，便可通過不同的部件組合方式，對發(fā)電系統的具體容量進行合理確定，據此對該容量下的最優(yōu)運行策略進行制定。在對風光發(fā)電系統的運行策略進行優(yōu)化時，可選用迭代算法，通過計算結果，并結合相關的搜索方法，對部件的最佳組合方式和最優(yōu)運行策略進行選擇和確定。當系統中部件的容量初始化后，可對不同組合方式下的系統壽命周期成本進行計算，以此為依據，找出最優(yōu)的控制策略。

綜上所述，單一的可再生能源發(fā)電系統存在運行穩(wěn)定不高的問題，為有效解決這一問題，可將風光系統聯合到一起，形成一個風光互補的發(fā)電系統。同時為提高該系統的運行穩(wěn)定性，應對其運行過程進行有效控制。由此除了可以使供電可靠性得到保障之外，還能使運行成本獲得顯著降低。

參考文獻：

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