【風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用前景探析4800字（論文）】

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用前景分析目錄TOC\o"1-2"\h\u3754摘要 I7885一、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電概述 127863（一）風(fēng)能、光能優(yōu)勢 115069（二）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電原理 123119二、我國風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 12458（一）風(fēng)力發(fā)電機(jī) 15189（二）光伏發(fā)電系統(tǒng) 19808（三）蓄電池 29972（四）控制器 223019三、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景 322223（一）農(nóng)村生活用電 316762（二）室內(nèi)LED照明用電 313673（三）在航標(biāo)上的應(yīng)用 330201（四）高速公路監(jiān)控設(shè)備電源 330366（五）通信基站的應(yīng)用 410087（六）抽水蓄能電站中的應(yīng)用 423019四、總結(jié) 523019參考文獻(xiàn) 6

摘要能源和環(huán)境已成為世界面臨的兩個重要問題。人們正在尋求新的能源以替代煤炭、石油等能源。而自然界那些可再生能源毫無疑問成為了人們的首選，尤其是太陽能和風(fēng)能，在資源條件和工程應(yīng)用方面具有很好的互補(bǔ)性。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電是一種經(jīng)濟(jì)合理的能源供應(yīng)方式，能夠一定程度上解決能源危機(jī)、環(huán)境污染問題。本文主要針對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了深入地分析和探討，首先簡單概述了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電。其次，闡述了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成。最后，結(jié)合實(shí)際情況，多方位、多角度地對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析和介紹。關(guān)鍵詞：可再生能源太陽能風(fēng)能風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)一、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電概述（一）風(fēng)能、光能優(yōu)勢能源問題關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對人民生活有著極大的影響。近些年來，隨著石油等能源的過度開采、使用，世界各國存在嚴(yán)重的能源危機(jī)。伴隨著全球變暖、能源危機(jī)等因素，人們逐漸開始關(guān)注可再生能源。可再生能源主要包括水電、太陽能、風(fēng)能、生物量能源、潮汐能源、海浪能源和海洋熱能。它們可以在野外回收和再生。與煤炭、天然氣和石油等環(huán)境污染和有限的化石燃料儲備相比，可再生能源已成為補(bǔ)充傳統(tǒng)能源和促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展目標(biāo)，因?yàn)樗哂锌稍偕蜔o害環(huán)境的特點(diǎn)。在可再生能源中，風(fēng)能和太陽能越來越受到重視，因?yàn)樗鼈兙哂胁豢沙掷m(xù)、不可持續(xù)、廣泛分布、沒有運(yùn)輸、沒有環(huán)境污染、可再生資源等特點(diǎn)。（二）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電原理風(fēng)能和太陽能都可用于發(fā)電，但其受到氣候、季節(jié)和季風(fēng)的影響。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)幾乎不能保證定期發(fā)電的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)電源的質(zhì)量，造成電力負(fù)荷不平衡。在含儲能系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)中，這種不穩(wěn)定性可能導(dǎo)致儲能裝置斷電或過載，影響儲能裝置的使用年限。。但是由于白天太陽的強(qiáng)度，風(fēng)很弱；夜晚光線強(qiáng)度降低，由于表面溫度的差異，風(fēng)逐漸增大。夏季陽光強(qiáng)度很低，冬季風(fēng)很弱，太陽輻射強(qiáng)度、太陽能和風(fēng)能在小時和季節(jié)方面具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。二、我國風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（一）風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力渦輪機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。包括風(fēng)扇、傳動裝置、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)和其他組件。在風(fēng)力發(fā)電的工作過程中，氣流動能作用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪，帶動葉輪轉(zhuǎn)動，通過葉輪轉(zhuǎn)動將空氣中的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，儲存在蓄電池中。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心，其在風(fēng)力發(fā)電過程中，起到重要的轉(zhuǎn)換作用，能夠?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。它主要由幾個螺旋脈沖組成。一定風(fēng)速通過葉片導(dǎo)致葉輪轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)通過齒輪傳動系統(tǒng)發(fā)電。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的主要功能是調(diào)整風(fēng)機(jī)葉輪相對于氣流方向的相對位置，使葉輪盡可能吸收風(fēng)力。小橫軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)諧機(jī)制通常采用尾舵和尾車，而一些大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時，經(jīng)常使用伺服電機(jī)進(jìn)行調(diào)向。（二）光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏太陽能發(fā)電系統(tǒng)是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。主要采用太陽能電池光電轉(zhuǎn)換原理，將光能從太陽能的優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為電能，然后通過一系列的電子電能處理，得到穩(wěn)定的電能系統(tǒng)。太陽能發(fā)電的基本原則是利用太陽能電池效應(yīng)直接將太陽光中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。這個能量轉(zhuǎn)換器叫做太陽能電池。光伏打效果也稱為光伏效應(yīng)，是指異質(zhì)半導(dǎo)體或產(chǎn)生光的半導(dǎo)體和金屬組合的不同部分之間的潛在差異。（三）蓄電池蓄電池是豐峰互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，特別是對于豐峰外部互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。由于風(fēng)能和太陽能資源的隨機(jī)和不穩(wěn)定特性，停電時風(fēng)力和光電系統(tǒng)的電壓會有所不同。這種供電系統(tǒng)不僅會損壞電器，而且會給人們的生活帶來很大的不便。因此，風(fēng)能和太陽能直接轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電力不能直接使用。為了使系統(tǒng)成為穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)日夜平衡的電力供應(yīng)，需要在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和電力消費(fèi)系統(tǒng)之間添加儲能裝置。存儲風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏組件產(chǎn)生的電力，為用戶提供均勻的電源。蓄電池有著重要作用。首先，是它是重要的儲能部件。太陽能和風(fēng)能資源分布的間斷和不穩(wěn)定當(dāng)太陽能或風(fēng)能特別豐富時，蓄電池可以儲存過多的太陽能或風(fēng)能，當(dāng)極端氣候條件或發(fā)電系統(tǒng)直接失效時，蓄電池中的電能可以作為備用。其次，穩(wěn)定電壓的作用。光伏組件的輸出電壓，特別是風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出電壓，由于資源的隨機(jī)性，波動很大。電池調(diào)節(jié)和控制器控制動作保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（四）控制器控制器是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。主要包括充放電控制器、直流中心、保護(hù)器、最大功率控制器等組件。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器的主要功能是完成電池連接控制、組合、充放電、最大功率跟蹤和系統(tǒng)保護(hù)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)整流器固定在最大功率上，并根據(jù)天氣條件、光伏逆變器直流轉(zhuǎn)換、最大功率控制電路、蓄電池直流部分控制參數(shù)、放電電路等進(jìn)行跟蹤。因此，保證了正常供電系統(tǒng)的負(fù)荷和安全運(yùn)行?？刂破髦饕幸韵聨追矫娴目刂谱饔茫和ㄟ^控制器檢查累加器。控制器根據(jù)蓄電池的特性調(diào)整過載電壓點(diǎn)、過載電壓點(diǎn)和恢復(fù)連接點(diǎn)。然后將系統(tǒng)參數(shù)與實(shí)際值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理。當(dāng)生產(chǎn)足夠時，一方面通過整流逆變器系統(tǒng)提供充電，另一方面通過放電電路充電或放電蓄電池。當(dāng)功耗較低時，將電池連接到系統(tǒng)以提供負(fù)載。風(fēng)電控制。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制主要包括最大功率控制、充電功率控制和過電壓保護(hù)?？刂破骺梢栽诟欁畲蠊β蕰r執(zhí)行風(fēng)扇的電磁和電氣限制保護(hù)控制。風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率過大時，提供發(fā)電機(jī)反向轉(zhuǎn)矩，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。光電控制。根據(jù)不同的照明和負(fù)荷條件，光伏系統(tǒng)可分為兩種運(yùn)行狀態(tài):最大功率控制和負(fù)荷跟蹤控制。當(dāng)光線不足時，控制器由最大功率跟蹤器控制，從而使太陽能電池盡可能捕獲能量。當(dāng)光線充足時，控制器會計(jì)算充電器和充電器可接受的最大電流之和，并根據(jù)總線電壓值計(jì)算相應(yīng)的功率，以操作相應(yīng)的控制開關(guān)，確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。三、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景獨(dú)立的風(fēng)力發(fā)電或光能發(fā)電會受到環(huán)境的影響，在無風(fēng)、多雨等特效情況下，無法做到發(fā)電，而采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，就可以有效解決這一問題。因此，很多領(lǐng)域都會用到風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。（一）農(nóng)村生活用電目前居住在農(nóng)村地區(qū)的8億中國人中約有5%缺乏生活用電。在中國，停電的村莊往往位于風(fēng)能和太陽能資源豐富的地區(qū)，利用互補(bǔ)的景觀發(fā)電系統(tǒng)有很大潛力解決能源消耗問題。采用標(biāo)準(zhǔn)化的景觀生產(chǎn)系統(tǒng)將有助于加快這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高其經(jīng)濟(jì)水平。此外，利用景觀互補(bǔ)系統(tǒng)開發(fā)豐富的可再生能源，可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)村居民提供最適當(dāng)和最廉價的能源服務(wù)，有助于偏遠(yuǎn)地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。（二）室內(nèi)LED照明用電全球戶外照明項(xiàng)目大約消耗全球發(fā)電量的12%。在全球能源和環(huán)境保護(hù)日益緊張的背景下，LED補(bǔ)充照明技術(shù)的節(jié)能問題在全世界日益受到關(guān)注?；パa(bǔ)LED照明系統(tǒng)的基本原理是，太陽能和風(fēng)能通過蓄電池智能充電控制器相互補(bǔ)充，室外LED燈根據(jù)光照強(qiáng)度晚上自動開關(guān)。智能控制器具有無線網(wǎng)絡(luò)通信功能，可與后臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行遙測、遙感和遠(yuǎn)程管理。智能控制器還具有強(qiáng)大的人工智能功能，可為整個照明項(xiàng)目實(shí)施三臺遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的高級管理。場景互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于道路照明工程(高速公路、干線公路、支線公路)、城市照明工程(街燈、庭院燈、壁燈等)。（三）在航標(biāo)上的應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)已應(yīng)用于中國部分地區(qū)的導(dǎo)航信標(biāo)，特別是燈塔方面。但也存在一些問題，其中最重要的是太陽能不足，在持續(xù)不利的天氣條件下，容易造成電池過度放電，電燈關(guān)閉，影響電池性能。惡劣的天氣往往伴隨著強(qiáng)風(fēng)，這意味著太陽能發(fā)電的天氣條件不理想，往往是風(fēng)力最豐富的。在這種情況下，可以使用補(bǔ)充風(fēng)能系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的太陽能系統(tǒng)。互補(bǔ)情景生成系統(tǒng)對環(huán)境友好、無污染、不可維護(hù)、易于安裝和使用，以滿足航標(biāo)能源應(yīng)用的需要。在太陽能配置中，滿足春夏互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的能源景觀。不啟動現(xiàn)場補(bǔ)充生產(chǎn)系統(tǒng)的供應(yīng)；冬季、春季或連續(xù)降雨天氣，太陽能發(fā)電不足時，在現(xiàn)場啟動額外發(fā)電系統(tǒng)。（四）高速公路監(jiān)控設(shè)備電源目前，高速公路攝像頭需要24小時不間斷運(yùn)行。采用傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)會消耗很多能源，所以傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)不利于節(jié)能。此外，由于相機(jī)電源線經(jīng)常被盜，損失巨大，使用和維護(hù)成本大幅增加，增加了高速公路運(yùn)營單位的運(yùn)營成本。由于道路監(jiān)控系統(tǒng)點(diǎn)多條線路的長度，利用傳統(tǒng)的公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)供電不僅難以建設(shè)，而且支助費(fèi)用高。目前太陽能光伏發(fā)電成本較高，風(fēng)力發(fā)電成本較低。二者在道路監(jiān)控系統(tǒng)與其他能耗場所的互補(bǔ)性方面都具有獨(dú)特的優(yōu)勢，例如多線長度和遠(yuǎn)離電網(wǎng)的電力不足。實(shí)施情景補(bǔ)充發(fā)電系統(tǒng)，為道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)供電不僅節(jié)省能源，而且不需要鋪設(shè)電纜，從而降低飛行風(fēng)險。但是，中國的一些地區(qū)將會出現(xiàn)持續(xù)的云層、降雨天氣、缺乏陽光和初始風(fēng)力等不利的天氣條件。可能會出現(xiàn)不可持續(xù)的供應(yīng)現(xiàn)象。此時，當(dāng)太陽能和風(fēng)能不足以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行時，可以使用原電源線自動充電。因?yàn)槊總€監(jiān)控點(diǎn)都是獨(dú)立的電源系統(tǒng)，即使某個監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)電源故障，也不會影響系統(tǒng)中其他監(jiān)控點(diǎn)的正常運(yùn)行。（五）通信基站的應(yīng)用目前，我國眾多島嶼、山區(qū)受地理環(huán)境因素影響，很難保證電力供應(yīng)。尤其是漁業(yè)和航運(yùn)等地方產(chǎn)業(yè)的通信需求，有必要建立通信基站，這些基站都需要消耗電力。然而傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)能以延伸到這些區(qū)域，為了確保長期供電，只有依靠自然能源，比如太陽能、風(fēng)能，尤其在一些島嶼、山區(qū)蘊(yùn)含著豐富的太陽能、風(fēng)能。通過風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)⑦@些能源轉(zhuǎn)化成電能，為基站供電。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種可靠性高、經(jīng)濟(jì)效益好的獨(dú)立供電系統(tǒng)，適合通信基站供電。執(zhí)行者:基站應(yīng)配備基站維護(hù)人員，當(dāng)太陽能或風(fēng)能不足時，系統(tǒng)可配備柴油發(fā)電機(jī)。這有助于降低系統(tǒng)中太陽能電池組件和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量，降低通信的成本，提高基站運(yùn)營的可靠性。（六）抽水蓄能電站中的應(yīng)用風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站采用風(fēng)力和太陽能發(fā)電，沒有電池，直接驅(qū)動水泵實(shí)現(xiàn)抽水蓄能，然后利用儲水實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。這種能源開發(fā)模式將傳統(tǒng)水電與風(fēng)能和太陽能相結(jié)合，利用三種能源的分配差異進(jìn)行互補(bǔ)開發(fā)。適用于電網(wǎng)難以復(fù)蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)，有利于在能源開發(fā)中保護(hù)生態(tài)環(huán)境。與水力發(fā)電廠相比，成本略高，但可以解決一些地區(qū)的小型水力發(fā)電廠冬季不能發(fā)電的問題。因此，多種能源互補(bǔ)開發(fā)與風(fēng)力互補(bǔ)抽水蓄能電站相結(jié)合，具有獨(dú)特的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，可作為一些地區(qū)的能源利用方案。四、總結(jié)從不斷變化的能源需求和環(huán)境保護(hù)的角度來看，傳統(tǒng)能源無法滿足人類正常生產(chǎn)和生活的需要。人們逐漸開始關(guān)注一些可再生能源，如：光能、潮汐能、風(fēng)能，也由此引出了一些列太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水里發(fā)電等。然而這些單獨(dú)的發(fā)電容易受到天氣影響，通過風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以有效解決特殊天氣風(fēng)光發(fā)電問題。本文簡單介紹了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成，詳細(xì)地分析了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在居民用電、通信基站、航標(biāo)、抽水蓄能電站等生活領(lǐng)域的應(yīng)用前景。通過文中分析可以看出，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)對于人們?nèi)粘Ｉ钣兄匾绊?，該發(fā)電系統(tǒng)能夠融入到生活的各個角落，充分利用可再生風(fēng)能、光能，也側(cè)面反映出該發(fā)電系統(tǒng)對節(jié)能減排的促進(jìn)作用。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)也必然得到廣泛推廣和應(yīng)用。

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