太陽能風(fēng)能綜合發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

劉彬彬

(國家電投集團(tuán)山西可再生能源有限公司，山西 太原 030000)

1 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

其構(gòu)成內(nèi)容主要包括光伏發(fā)電組件陣列、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)機(jī)控制器等。對風(fēng)力和太陽輻射的變化進(jìn)行分析，其供電模式運(yùn)行主要包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)獨(dú)自向水泵供電、風(fēng)力與光伏同時供電等。

1.2 系統(tǒng)各個部分分析

1.2.1 逆變器

在風(fēng)光互補(bǔ)設(shè)備方面，逆變器占據(jù)著重要的地位，其可靠性和安全性突出，對于整個光伏系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的影響。而在選擇逆變器時，首先，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測光伏陣列的輸出情況，準(zhǔn)確判斷周圍環(huán)境，然后確保相應(yīng)動作的順利完成。其次，輸入電壓的適應(yīng)范圍應(yīng)具備較寬的性質(zhì)，通常來說，太陽能組件端電壓的變化，與日照強(qiáng)度的變化范圍之間有著密切的聯(lián)系，所以逆變器明確提出了對較大的直流輸入電壓范圍的要求，并注重輸出的交流電壓穩(wěn)定性的提升。

1.2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，水平軸式比較常見，通常來說，葉片、輪轂、機(jī)艙等是水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要構(gòu)成內(nèi)容。風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪與風(fēng)的來向相符，在風(fēng)通過風(fēng)輪平面的情況下，由于風(fēng)速具有高度的差異性，極容易造成壓強(qiáng)差的出現(xiàn)，從而發(fā)揮出對風(fēng)輪轉(zhuǎn)動的推動作用。表1為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)指標(biāo)。

表1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)指標(biāo)

1.2.3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制系統(tǒng)

對其供電源進(jìn)行分析，主要體現(xiàn)在太陽能光伏陣列和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，借助自然資源的應(yīng)用，為互補(bǔ)設(shè)計(jì)提供有力依據(jù)。圖1為風(fēng)光互補(bǔ)控制原理框圖。針對其作用，不僅可以對風(fēng)電回路的發(fā)電情況進(jìn)行嚴(yán)格檢測，而且還可以有效檢測風(fēng)速風(fēng)向的變化情況。

圖1 風(fēng)光互補(bǔ)控制系統(tǒng)原理框圖

2 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的其它應(yīng)用

2.1 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的通訊基站

針對于我國大片山區(qū)，通訊基站的架設(shè)可以對當(dāng)?shù)貧庀筚Y料實(shí)現(xiàn)有效記錄，但是基站用電過程中，在地理位置因素的影響下，極容易提高線路運(yùn)營成本，而且維修難度較高，在山區(qū)加強(qiáng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建，可以確保上述問題得到順利解決和處理。

圖2 通訊基站系統(tǒng)整體框圖

通常來說，能量產(chǎn)生環(huán)節(jié)、能量消耗環(huán)節(jié)、能量存儲環(huán)節(jié)等是通訊基站設(shè)計(jì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的重要構(gòu)成內(nèi)容，其系統(tǒng)框圖如圖2所示。其中，光伏陣列加裝MPPT最大功率跟蹤系統(tǒng)，可以為光伏電池最大功率輸出創(chuàng)造有利條件，系統(tǒng)可以不斷提高太陽能資源利用效率，將系統(tǒng)開發(fā)成本控制在合理范圍內(nèi)，兩路直流電經(jīng)過直流匯流箱，可以促進(jìn)匯流的順利進(jìn)行。而在判定光伏陣列、風(fēng)力機(jī)組時，應(yīng)從實(shí)際負(fù)荷情況出發(fā)。

在能量存儲環(huán)節(jié)，要想將基于一體式充電造成單只電池?fù)p壞現(xiàn)象的發(fā)生幾率降至最低，系統(tǒng)應(yīng)加強(qiáng)均沖模式的應(yīng)用，逐一為電池組進(jìn)行充電。在充電過程中，如果單只電池的端電壓比設(shè)定值大，應(yīng)及時對充電路進(jìn)行斷開，系統(tǒng)應(yīng)暫停對該電池實(shí)施充電，通過控制器，可以為檢測裝置與下一只單體電池的接入提供便利?；诖?，系統(tǒng)可以對各個蓄電池組進(jìn)行檢測，確保一個循環(huán)過程的順利完成，有效管理蓄電池組中的各個電池，從而有效延長蓄電池的使用壽命。

2.2 攝像監(jiān)控

在高速公路的監(jiān)控設(shè)備方面，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用價值顯著，相比于傳統(tǒng)的電纜供電，其性價比優(yōu)勢突出。太陽能和風(fēng)能是能源的主要來源，其無污染性質(zhì)突出，而且后期維護(hù)具有高度的便利性。

要想確保高速公路沿線監(jiān)視設(shè)備位置的合理性，應(yīng)對當(dāng)?shù)厝照諘r間進(jìn)行深入分析。面對陰雨天氣的出現(xiàn)，系統(tǒng)所需的電池供電時間較多，如果電池?zé)o法做到與監(jiān)視設(shè)備工作所需的工作時間相一致，極容易造成監(jiān)視設(shè)備癱瘓現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于雨季的影響，公路上極容易引發(fā)事故問題，由于夜晚無太陽，所以需要龐大的蓄電池容量，而當(dāng)前市場上蓄電池的壽命最長為4年，所以極容易增加系統(tǒng)后期維護(hù)成本。太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率并不高，在機(jī)電工程供電過程中，對太陽能電池板面積的要求較高，而夜晚由于風(fēng)力較大，所以風(fēng)力機(jī)組的加裝非常關(guān)鍵，加強(qiáng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建，可以使太陽能或風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置的薄弱點(diǎn)得到彌補(bǔ)、完善，不僅有助于季節(jié)性互補(bǔ)的形成，而且一天內(nèi)時間性互補(bǔ)也可以得到落實(shí)，與傳統(tǒng)供電方式進(jìn)行對比，其經(jīng)濟(jì)性突出，而且確保良好的供電質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國對于節(jié)能減排和綠色能源開發(fā)等政策的重視程度較高，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)，對于提高新興能源的利用效率具有很大的幫助，其現(xiàn)實(shí)性意義突出。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，不僅可以便利于邊遠(yuǎn)地區(qū)的生產(chǎn)生活，而且還可以將當(dāng)?shù)氐纳钇焚|(zhì)提升上來，確保經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升。但是太陽能、風(fēng)能綜合發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用之路充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)，要想促進(jìn)系統(tǒng)的健康發(fā)展，應(yīng)進(jìn)行不斷探討和研究。