风光互补发电

1 风光互补发电系统方案风光互补发电系统方案 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础 在过去的 200 多年 里 建立在煤炭 石油 天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人 类社会的发展 但是人类在使用化石燃料的同时 也带来了严重的环境污染和 生态系统破坏 近年来 世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性 更认识到 常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏 各国纷纷开始根据国情 治理 和缓解已经恶化的环境 并把可再生 无污染的新能源的开发利用作为可持续 发展的重要内容 风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性 具有 较高性价比的一种新型能源发电系统 具有很好的应用前景 一 发展过程一 发展过程 最初的风光互补发电系统 就是将风力机和光伏组件进行简单的组合 因 为缺乏详细的数学计算模型 同时系统只用于保证率低的用户 导致使用寿命 不长 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大 保证率和经济性要求 的提高 国外相继开发出一些模拟风力 光伏及其互补发电系统性能的大型工 具软件包 通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置 二 技术原理二 技术原理 风光互补发电站采用风光互补发电系统 风光互补发电站系统主要由风力 发电机 太阳能电池方阵 智能控制器 蓄电池组 多功能逆变器 电缆及支 撑和辅助件等组成一个发电系统 将电力并网送入常规电网中 夜间和阴雨天 无阳光时由风能发电 晴天由太阳能发电 在既有风又有太阳的情况下两者同 时发挥作用 实现了全天候的发电功能 比单用风机和太阳能更经济 科学 实用 三 技术构成三 技术构成 1 发电部分 由 1 台 225KW 风力发电机组和 10KW 太阳能电池组件组成 完成 风 电 光 电的转换 并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动 充电的工作 2 蓄电部分 由多节蓄电池组成 完成系统的全部电能储备任务 2 3 充电控制器及直流中心部分 由风能和太阳能充电控制器 直流中心 控制 柜 避雷器等组成 完成系统各部分的连接 组合以及对于蓄电池组充电的自 动控制 4 供电部分 由一台或者几台逆变电源组成 可把蓄电池中的直流电能变换成 标准的 220V 交流电能 供给各种用电器 四 技术优势四 技术优势 风光互补发电系统由太阳能光电板 小型风力发电机组 系统控制器 蓄电池 组和逆变器等几部分组成 发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的 可靠性非常重要 由于太阳能与风能的互补性强 风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电 独立系统在资源上的缺陷 同时 风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可 以通用的 所以风光互补发电系统的造价可以降低 系统成本趋于合理 五 应用前景五 应用前景 1 缺电生活 中国现有 9 亿人口生活在农村 其中 5 左右目前还未能用上电 在中国无 电乡村往往位于风能和太阳能蕴藏量丰富的地区 因此利用风光互补发电系统 解决用电问题的潜力很大 采用已达到标准化的风光互补发电系统有利于加速 这些地区的经济发展 提高其经济水平 另外 利用风光互补系统开发储量丰 富的可再生能源 可以为广大边远地区的农村人口提供最适宜也最便宜的电力 服务 促进贫困地区的可持续发展 我国已经建成了千余个可再生能源的独立运行村落集中供电系统 但是这 些系统都只提供照明和生活用电 不能或不运行使用生产性负载 这就使系统 的经济性变得非常差 可再生能源独立运行村落集中供电系统的出路是经济上 的可持续运行 涉及到系统的所有权 管理机制 电费标准 生产性负载的管 理 电站政府补贴资金来源 数量和分配渠道等等 但是这种可持续发展模式 对中国在内的所有发展中国家都有深远意义 2 室外应用 世界上室外照明工程的耗电量占全球发电量的 12 左右 在全球日趋紧张 的能源和环保背景下 它的节能工作日益引起全世界的关注 3 道路照明 车行道路照明工程 快速道 主干道 次干道 支路 小区道路照明工程 小区路灯 庭院灯 草坪灯 地埋灯 壁灯等 目前已被开发的新能源新光源室外照明工程有 风光互补 led 智能化路灯 风 光互补 led 小区道路照明工程 风光互补 led 景观照明工程 风光互补 led 智能 化隧道照明工程 智能化 led 路灯等 3 4 航标应用 我国部分地区的航标已经应用了太阳能发电 特别是灯塔桩 但是也存在 着一些问题 最突出的就是在连续天气不良状况下太阳能发电不足 易造成电 池过放 灯光熄灭 影响了电池的使用性能或损毁 冬季和春季太阳能发电不 足的问题尤为严重 天气不良情况下往往是伴随大风 也就是说 太阳能发电不理想的天气状况往 往是风能最丰富的时候 针对这种情况 可以用以风力发电为主 光伏发电为 辅的风光互补发电系统代替传统的太阳能发电系统 风光互补发电系统具有环 保 无污染 免维护 安装使用方便等特点 符合航标能源应用要求 在太阳 能配置满足春夏季能源供应的情况下 不启动风光互补发电系统 在冬春季或 连续天气不良状况 太阳能发电不良情况下 启动风光互补发电系统 由此可 见 风光互补发电系统在航标上的应用具备了季节性和气候性的特点 事实证 明 其应用可行 效果明显 5 监控电源 目前 高速公路道路摄像机通常是 24 小时不间断运行 采用传统的市电电 源系统 虽然功率不大 但是因为数量多 也会消耗不少电能 采用传统电源 系统不利于节能 并且由于摄像机电源的线缆经常被盗 损失大 造成使用维 护费用大大增加 加大了高速公路经营单位的运营成本 应用风光互补发电系统为道路监控摄像机提供电源 不仅节能 并且不需 要铺设线缆 减少了被盗了可能 有效防盗 但是我国有的地区会出现恶劣的 天气情况 如连续灰霾天气 日照少 风力达不到起风风力 会出现不能连续 供电现象 可以利用原有的市电线路 在太阳能和风能不足时 自动对蓄电池 充电 确保系统可以正常工作 6 通信应用 目前国内许多海岛 山区等地远离电网 但由于当地旅游 渔业 航海等 行业有通信需要 需要建立通信基站 这些基站用电负荷都不会很大 若采用 市电供电 架杆铺线代价很大 若采用柴油机供电 存在柴油储运成本高 系 统维护困难 可靠性不高的问题 要解决长期稳定可靠地供电问题 只能依赖当地的自然资源 而太阳能和风能 作为取之不尽的可再生资源 在海岛相当丰富 此外 太阳能和风能在时间上 和地域上都有很强的互补性 海岛风光互补发电系统是可靠性 经济性较好的 独立电源系统 适合用于通信基站供电 由于基站有基站维护人员 系统可配 置柴油发电机 以备太阳能与风能发电不足时使用 这样可以减少系统中太阳 电池方阵与风机的容量 从而降低系统成本 同时增加系统的可靠性 7 电站应用 风光互补抽水蓄能电站是利用风能和太阳能发电 不经蓄电池而直接带动 抽水机实行补丁时抽水蓄能 然后利用储存的水能实现稳定的发电供电 这种 能源开发方式将传统的水能 风能 太阳能等新能源开发相结合 利用三种能 4 源在时空分布上的差异实现期间的互补开发 适用于电网难以覆盖的边远死区 并有利于能源开发中的生态环境保护 8 开发条件 三种能源在能量转换过程中应保持能量守恒 抽水系统所构成的自循环系统的水量保持平衡 虽然与水电站相比成本电价略高 但是可以解决有些地区小水电站冬季不能发 电的问题 所以采用风光互补抽水蓄能电站的多能互补开发方式具有独特的技 术经济优势 可作为某些满足条件地区的能源利用方案 以上应用生动展示了风能 太阳能新能源的应用意义 推动我国节能环保事 业的发展 促进资源节约型和环境友好型社会的建设 具有巨大的经济 社会 和环保效益 六 解决方案 六 解决方案 1 应用场景 风光互补发电系统是针对通信基站 微波站 边防哨所 边远牧区 无电 户地区及海岛 在远离大电网 处于无电状态 人烟稀少 用电负荷低且交通 不便的情况下 利用本地区充裕的风能 太阳能建设的一种经济实用性发电站 2 对策 风光互补发电系统解决方案主要应用于道路照明 农业 牧业 种植 养 殖业 旅游业 广告业 服务业 港口 山区 林区 铁路 石油 部队边防 哨所 通讯中继站 公路和铁路信号站 地质勘探和野外考察工作站及其它用 电不便地区的供电 风光互补发电系统主要由风力发电机 太阳能电池方阵 智能控制器 蓄 电池组 多功能逆变器 电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统 夜间和阴 雨天无阳光时由风能发电 晴天由太阳能发电 在既有风又有太阳的情况下两 者同时发挥作用 实现了全天候的发电功能 比单用风机和太阳能更经济 科 学 实用 风光互补发电系统图 5 3 风光互补发电系统的设备配置和技术性能 设备技术性能数量说明 控制室和蓄电池室被动式太阳房80m2 风力发电机组基础座和电缆沟混凝土结构1 个基础座 太阳电池方阵基础和电缆沟混凝土结构10kWp 方阵基础 防雷接地接地电阻小于 10 2 套 风力发电机组225kw 台1 套GL225 太阳电池组件进口组件10kWpASE 300 DGF 50 太阳电池方阵支架镀锌铁架1 组3A 蓄电池固定型铅酸蓄电池220V 1000A hGGM 1000 光伏控制器光伏控制器 10KW1 套JKZK 5K 220V 6 DC AC 逆变器10KV A 三相 正弦 1 台SG10K3 交流配电系统 输出配电箱 风速风向测试系统 微机监控系统 电缆 专用工具 仪表 4 风机技术参数 机型GL225 额定功率 kw 225 切入风速 m s 4 切出风速 m s 25 机组 风轮直径 m 29 1 叶片长度 m 13 4风轮 叶片数量3 齿轮箱结构形式2 级平行轴 额定输出电压 V 690 频率 Hz 50 发电机损耗满载大约 3 电网连接50Hz 400v 发电机 并网方式可控硅软并网 变桨系统驱动控制定桨失速 偏航电机2PCS 主动驱动 电动偏航系统 偏航制动3PCS 主动液压制动 空气制动定桨失速制动系统 机械制动齿轮箱高速轴碟刹 控制系统控制方式PLC 远程监控 形式钢制锥形塔筒塔筒 轮毂高度 m 30 40 5 发电分析 为了给负载提供稳定的电源 必须借助蓄电池这个 中枢 才能给负载提供 稳定的电源 由蓄电池 太阳能电池板 风力发电机以及控制器等构成的智能 型风光互补发电系统能将风能和太阳能在时间上和地域上的互补性很好的衔接 7 起来 七 方案特点 七 方案特点 完全利用风能和太阳能来互补发电 无需外界供电 免除建变电站 架设高低压线路和高低压配电系统等工程 具有昼夜互补 季节性互补特点 系统稳定可靠 性价比高 电力设施维护工作量及相应的费用开销大幅度下降 独立供电 在遇到自然灾害时不会影响到全部用户的用电 低压供电 运行安全 维护简单 八 总结八 总结 风能和太阳能都是清洁能源 随着光伏发电技术 风力发电技术的日趋成 熟及实用化进程中产品的不断完善 为风光互补发电系统的推广应用奠定了基 础 风光互补发电系统推动了我国节能环保事业的发展 促进资源节约型和环 境友好型社会的建设 总之 相信随着设备材料成本的降低 科技的发展 政府扶持政策的推出 该清洁 绿色 环保的新能源发电系统将会得到更加广泛的应用 九 投资概算九 投资概算 235KW 风光互补发电系统配置表 成本表 项目 名称规格单位单价数量总价 元 备注 1 太阳电池组 件 290W 块 11603540600 多晶高效电池片生产 2 支架线缆 套 40000140000 防腐处理 3 并网逆变器 10KW 台 10000110000 并网型 3 相 4 汇流箱 8 进 1 出 台 5000210000 含避雷器 5 防雷配套 套 25000125000 价格可能会根据实际 施工进行调整 6 风机 225KW 套 50000011125000 按照用户确定风机规 格 5000 元 KW 8 备注 该预算未含蓄电装置费用 如添加蓄电装置厂家概算报价约 150 万 160 万 经济效益分析 235KW 并网发电系统回报率计算 项目 单位 1 并网光伏发电总投入 1303600 00 元 1 1 设备投入 1278600 00 元 1 2 安装投入 25000 00 元 1 3 维护投入 40975 00 元 2 上网电价 补贴 0 82 元 KWH 3 运行年限 补贴年限 25 年 4 前 10 年每年发电量