風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng) |
Wind-Solar Photovoltaic Hybrid Generate
Generation System |
風(fēng)光互補(bǔ),是一套發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng),該系統(tǒng)是利用太陽能電池方陣、風(fēng)力發(fā)電機(jī)(將交流電轉(zhuǎn)化為直流電)將發(fā)出的電能存儲到蓄電池組中,當(dāng)用戶需要用電時(shí),逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?,通過輸電線路送到用戶負(fù)載處;對于富余的電能則送入外電網(wǎng)。由于是風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電,可以在資源上彌補(bǔ)風(fēng)電和光電獨(dú)立系統(tǒng)的缺陷:實(shí)現(xiàn)晝夜互補(bǔ)——中午太陽能發(fā)電,夜晚風(fēng)能發(fā)電;季節(jié)互補(bǔ)——夏季日照強(qiáng)烈,冬季風(fēng)能強(qiáng)盛;穩(wěn)定性高——利用風(fēng)光的天然互補(bǔ)性,大大提高系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。 |
小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng) |
小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)一般由一個(gè)或幾個(gè)中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與若干太陽電池組件組成電力來源,電力送入風(fēng)光互補(bǔ)控制器,在控制器內(nèi)先轉(zhuǎn)換成直流電,根據(jù)控制需要直流電可向蓄電池組充電與逆變成交流電。小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以是離網(wǎng)的獨(dú)立供電系統(tǒng),發(fā)出的交流電供用戶自己使用,也可以組成并網(wǎng)系統(tǒng),把多余的交流電可送向電網(wǎng)。圖1是小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)組成示意圖。 |
 圖1 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)示意圖 |
圖2是小型(容量為數(shù)千瓦至數(shù)十千瓦)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主電路示意圖,在控制器有風(fēng)電的直流變換電路;光伏輸入的直流變換電路;產(chǎn)生工頻的逆變電路,以及相關(guān)的檢測與控制電路。各電路主要功能如下:
為了使系統(tǒng)能滿足常用電器的需要,系統(tǒng)多余電量能送入外電網(wǎng),系統(tǒng)輸出為380V三相交流電,逆變器具有并網(wǎng)功能。逆變器由三相橋式逆變電路組成,輸出有濾波器,濾波器類型根據(jù)本地負(fù)荷與電網(wǎng)的特性選擇;逆變器輸出供給本地用戶使用,可通過并網(wǎng)開關(guān)連接外電網(wǎng)。逆變器從直流母線輸入,為了使逆變器正常工作,直流母線電壓應(yīng)在650V左右。較小型逆變器因蓄電池電壓較低造成直流母線電壓較低,需在逆變器直流輸入側(cè)增加升壓電路。
一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出為交流輸出,1kW以下的微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)有低壓單相交流輸出或三相交流輸出;1kW以上的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為三相交流輸出。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多自帶整流器,許多小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可選配各種控制器。在本例中,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出經(jīng)三相橋式整流后再通過Boost 變換器(升壓電路)送到直流母線;同樣,太陽電池陣列的輸出也通過Boost 變換器送到直流母線,直流母線向逆變器輸送直流電。若系統(tǒng)經(jīng)常作為獨(dú)立電源使用,還應(yīng)配備蓄電池,蓄電池接在直流母線上。直流母線可同時(shí)并入幾個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與太陽電池陣列。為簡化電路圖在圖中未繪出卸載電路。 |
 圖2 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主電路 |
圖3 是網(wǎng)絡(luò)上的小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)照片,左圖采用的是小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),右圖采用的是小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 |
 圖3 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)(照片來自網(wǎng)絡(luò)) |
風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng) |
微型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)在公共照明領(lǐng)域得到較廣泛的應(yīng)用,每個(gè)路燈完全利用風(fēng)和太陽光能為燈具供電(無需外接電網(wǎng)),具有風(fēng)能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點(diǎn),由風(fēng)、光能協(xié)同發(fā)電,電能儲于蓄電池中,開關(guān)智能控制,自動(dòng)感應(yīng)外界光線變化,無須人工操作,特別適用于高速公路、城市道路、防洪堤、景觀道路與鄉(xiāng)村結(jié)合道路 。
風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單,特別是現(xiàn)在采用低電壓的LED路燈,不需高壓電路,系統(tǒng)相對簡單,圖4是一個(gè)風(fēng)光互補(bǔ)路燈的主電路圖。
微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏電池組件通過各自的變換電路輸出相同的直流電壓連接在一起,并通過防反流二極管向蓄電池充電。LED電流控制電路可輸出穩(wěn)定的電流,并可控制電流大小,同時(shí)也是LHD燈的開關(guān),待天黑時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)LED電流控制輸出電流到LED燈,天亮后關(guān)閉。電路中還有卸載電路,在蓄電池充滿電后,電有富余時(shí),為保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏組件,開通卸載電路把富余電量泄放掉。 |
 圖4 風(fēng)光互補(bǔ)路燈主電路圖 |
圖5是網(wǎng)絡(luò)上的風(fēng)光互補(bǔ)路燈照片,左圖是垂直軸風(fēng)力機(jī),右圖是水平軸風(fēng)力機(jī)。 |
 圖5 風(fēng)光互補(bǔ)路燈(照片來自網(wǎng)絡(luò)) |
大型并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng) |
在陽光與風(fēng)力充沛的荒漠地帶可建大型并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站。圖6是一個(gè)數(shù)百千瓦的中型風(fēng)光互補(bǔ)電站組成示意圖。風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制器將電能并入380V母線;太陽電池陣列經(jīng)光伏發(fā)電并網(wǎng)控制器將電能并入380V母線;380V母線電能再經(jīng)過電力變壓器升壓至35kV送入輸配電網(wǎng),這里風(fēng)能與太陽能是通過380V母線并在一起的,系統(tǒng)可能有多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與多個(gè)太陽電池陣列組成??紤]特殊情況,系統(tǒng)有蓄電池備份電能。 |
 圖6 大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)示意圖 |
圖7是該系統(tǒng)主電路示意圖,各單元工作原理與前面相同,這里不再介紹了。不同的是各并網(wǎng)控制器都有高頻變壓器進(jìn)行輸入與輸出的隔離,因?yàn)橄到y(tǒng)可能由多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與多個(gè)太陽電池陣列組成,防止個(gè)別機(jī)組漏電影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。 |
 圖7 大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主電路 |
圖8與圖9是網(wǎng)絡(luò)上大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的照片。 |
 圖8 大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)(照片來自網(wǎng)絡(luò)) |

圖9 大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)(照片來自網(wǎng)絡(luò)) |