大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究

大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风光互补发电系统作为一种高效、清洁的能源利用方式，受到了广泛关注。大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究，旨在深入探讨风光互补发电系统的建模方法、运行特性以及优化控制策略，为风光互补发电系统的规划、设计、运行和维护提供理论支撑和技术指导。本文首先介绍了风光互补发电系统的基本原理和组成结构，包括风力发电系统、光伏发电系统以及储能系统等关键部分。随后，文章详细阐述了大规模风光互补发电系统的建模方法，包括风力发电模型、光伏发电模型以及系统整体模型的构建过程。通过对系统模型的仿真分析，文章深入研究了风光互补发电系统的运行特性，包括系统输出功率的波动性、互补性以及储能系统的调度策略等。本文还探讨了大规模风光互补发电系统的优化控制策略，包括最大功率点跟踪控制、负荷平衡控制以及能量管理策略等。通过对控制策略的优化，旨在提高风光互补发电系统的运行效率和稳定性，实现可再生能源的高效利用。文章总结了大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究的主要成果和贡献，并对未来研究方向进行了展望。本文的研究成果对于推动风光互补发电技术的发展和应用，促进可再生能源的可持续发展具有重要意义。二、大规模风光互补发电系统概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，大规模风光互补发电系统逐渐成为新能源领域的研究热点。大规模风光互补发电系统是指将风力发电和光伏发电两种可再生能源发电方式进行有效结合，形成一个互补性强、稳定性高的发电系统。该系统能够充分利用风能和太阳能这两种自然资源，实现能源的高效利用和可持续发展。在大规模风光互补发电系统中，风力发电和光伏发电通过电力电子装置和控制系统实现并网运行。风力发电利用风力驱动风力发电机组，将风能转换为电能光伏发电则利用光伏效应，将太阳能转换为电能。由于风能和太阳能具有天然的互补性，当风力不足时，太阳能可以提供补充电力而当太阳能不足时，风力可以提供电力支持。这种互补性使得大规模风光互补发电系统在能源供应方面具有更高的可靠性和稳定性。大规模风光互补发电系统的建模与运行特性研究是一个复杂而重要的课题。建模方面，需要综合考虑风力发电和光伏发电的物理特性、电力电子装置的控制策略以及电网的接入方式等因素，建立准确、高效的数学模型。运行特性研究方面，需要分析系统的输出功率特性、稳定性、经济性和环境影响等指标，以评估系统的性能和效益。大规模风光互补发电系统是一种具有广阔应用前景的可再生能源发电方式。通过对其建模与运行特性的深入研究，可以为系统的优化设计和运行管理提供理论支持和实践指导，推动可再生能源技术的快速发展和应用推广。三、大规模风光互补发电系统建模方法随着可再生能源的快速发展，大规模风光互补发电系统已成为当前研究的热点。风光互补发电系统是指利用风能和太阳能的互补性，将风力发电和光伏发电两种可再生能源发电技术结合起来，形成一个独立的发电系统。为了深入研究和优化这种系统的运行特性，建立准确的数学模型至关重要。在大规模风光互补发电系统的建模过程中，我们采用了多种方法和技术手段。基于概率统计和风能、太阳能资源的时空分布特性，我们对风力发电机和光伏电池的出力进行了建模。通过收集历史气象数据，利用统计方法分析风速和光照强度的概率分布，进而得到风力发电机和光伏电池的出力概率分布。考虑到风光互补发电系统的随机性和波动性，我们采用了时间序列分析和随机过程理论，对系统的动态运行过程进行了建模。通过构建时间序列模型，我们可以模拟系统在不同时间尺度下的运行状态，分析系统的稳定性和可靠性。为了更准确地模拟系统的实际运行情况，我们还引入了多种约束条件，如电网接入约束、系统容量约束、运行成本约束等。这些约束条件能够反映系统在实际运行中的限制和要求，使得建立的模型更加贴近实际情况。在建模过程中，我们还采用了仿真技术，对系统的运行特性进行了分析和验证。通过构建仿真模型，我们可以模拟系统的实际运行过程，分析系统的性能指标、经济性、环境效益等，为系统的优化设计和运行管理提供有力支持。大规模风光互补发电系统的建模方法涉及多个方面，包括出力建模、动态运行过程建模、约束条件处理以及仿真分析等。通过建立准确的数学模型，我们可以深入研究和优化这种系统的运行特性，为可再生能源的发展和应用提供有力支持。四、大规模风光互补发电系统运行特性分析随着全球能源结构的转型和清洁能源的快速发展，大规模风光互补发电系统已成为未来电力系统的重要组成部分。在这一部分，我们将对大规模风光互补发电系统的运行特性进行深入分析。大规模风光互补发电系统具有显著的间歇性和随机性。由于风能和太阳能均受自然条件影响，其出力具有不确定性。风光互补发电系统的出力也会呈现出较大的波动。这种波动性对电力系统的稳定运行带来了挑战，需要采取有效的调度和控制策略来平抑出力波动，保证电力系统的供需平衡。大规模风光互补发电系统具有较好的互补性。风能和太阳能的出力特性具有一定的互补性，即在风能资源丰富的时候，太阳能资源可能较为匮乏，反之亦然。这种互补性使得风光互补发电系统在一定程度上能够平滑出力波动，提高电力系统的稳定性。同时，风光互补发电系统还可以与储能系统相结合，进一步提高系统的调节能力和稳定性。大规模风光互补发电系统对电力系统的调度和运行策略也提出了新的要求。由于风光互补发电系统的出力不确定性，传统的电力调度和运行策略需要进行相应的调整。例如，需要制定合理的备用容量策略，以应对风光出力不足的情况同时，还需要优化电力系统的调度方式，提高电力系统的灵活性和适应性。大规模风光互补发电系统的运行特性还与其并网方式、控制策略等因素有关。在实际应用中，需要根据具体的系统规模和运行环境，选择合适的并网方式和控制策略，以保证系统的稳定运行和高效发电。大规模风光互补发电系统具有显著的间歇性和随机性、较好的互补性以及对电力系统调度和运行策略的新要求等特点。在实际应用中，需要充分考虑这些特点，采取有效的措施和策略，以保证系统的稳定运行和高效发电。五、大规模风光互补发电系统优化调度与控制策略随着可再生能源的快速发展，大规模风光互补发电系统已成为未来电力系统的重要组成部分。由于风光资源的随机性和间歇性，如何优化调度与控制这类系统以确保其稳定运行并最大化能源利用率，已成为当前研究的热点。大规模风光互补发电系统的优化调度主要涉及两个方面：一是对风能和太阳能的预测，以便提前规划系统的运行状态二是基于预测结果，制定合适的调度策略，确保系统在各种运行状态下都能保持高效、稳定。目前，已有许多学者在这方面进行了深入研究，提出了多种预测模型和调度算法。在控制策略方面，大规模风光互补发电系统需要解决的关键问题是如何平衡风能和太阳能的出力波动，以及如何在电网故障时保证系统的安全稳定运行。对此，可以采取一些先进的控制方法，如储能系统的优化管理、多时间尺度的协调控制、以及基于智能算法的自适应控制等。储能系统在大规模风光互补发电系统中发挥着重要作用。它可以在风光资源不足时提供电力，平抑出力波动，从而提高系统的稳定性和供电质量。通过优化管理储能系统，如合理确定储能容量、充放电策略等，可以进一步提高系统的能源利用率和经济性。多时间尺度的协调控制策略是应对风光资源随机性和间歇性的有效手段。通过在不同时间尺度上制定合适的控制策略，如实时调度、日前预测、以及长期规划等，可以实现对系统的全面优化。这种策略不仅可以提高系统的运行效率，还可以降低运行成本和维护成本。基于智能算法的自适应控制策略是近年来兴起的一种新型控制方法。它利用智能算法如神经网络、遗传算法等，对系统的运行状态进行实时学习和优化，从而实现对系统的自适应控制。这种策略可以很好地应对风光资源的不确定性，提高系统的鲁棒性和适应性。大规模风光互补发电系统的优化调度与控制策略是一个复杂而重要的问题。通过深入研究和实践探索，我们可以找到更加有效的解决方案，推动可再生能源的快速发展和广泛应用。六、大规模风光互补发电系统在实际应用中的案例分析随着可再生能源技术的不断进步，大规模风光互补发电系统在实际应用中的案例日益增多。这些案例不仅验证了风光互补发电系统的可行性和有效性，同时也为系统的优化设计和运行管理提供了宝贵经验。以我国某地区的大型风光互补发电站为例，该系统结合了风力发电和光伏发电两种可再生能源，通过智能调度与控制技术，实现了两种能源之间的互补运行。在风力资源丰富但光照不足的时段，风力发电占据主导地位，而在光照充足但风力较弱的时段，光伏发电则发挥主要作用。这种互补运行模式不仅提高了系统的供电可靠性，也有效提升了能源利用效率。除了供电可靠性外，该风光互补发电系统还表现出良好的经济性和环保性。与传统的火力发电相比，该系统在运营成本上大幅降低，同时减少了二氧化碳等温室气体的排放，对于缓解当地的环境压力起到了积极作用。在实际应用中，大规模风光互补发电系统也面临一些挑战和问题。例如，由于风光资源的随机性和间歇性，系统的出力具有较大的不确定性，这对电网的调度和运行带来了一定的困难。系统的建设和维护成本仍然较高，需要政府和社会各界的持续支持。大规模风光互补发电系统在实际应用中展现出了巨大的潜力和优势，但同时也存在一些需要解决的问题。未来，随着技术的不断进步和政策的持续支持，相信大规模风光互补发电系统将在可再生能源领域发挥更加重要的作用。七、大规模风光互补发电系统的发展前景与挑战随着全球对可再生能源的需求日益增长，大规模风光互补发电系统以其独特的优势，正逐渐成为未来能源领域的研究和应用热点。随着系统的规模不断扩大，也带来了一系列新的挑战和问题。在发展前景方面，大规模风光互补发电系统具有巨大的潜力。随着技术的进步和成本的降低，风光互补发电系统的经济性日益显现。风光互补发电系统可以有效地解决风能和太阳能资源在时间和空间上的不确定性问题，提高可再生能源的利用率。大规模风光互补发电系统有助于减少对传统能源的依赖，降低温室气体排放，符合全球可持续发展的趋势。大规模风光互补发电系统也面临着一些挑战。随着系统规模的扩大，电网接入和电力外送问题变得更加复杂。风光互补发电系统的稳定运行和调度控制面临更大的挑战，需要更加智能和高效的算法和技术支持。风光互补发电系统的建设和运行还需要考虑环境保护、土地利用和社会接受度等因素。为了应对这些挑战，未来的研究应更加关注以下几个方面：一是加强风光互补发电系统的基础理论研究，提高系统的稳定性和经济性二是研发更加智能和高效的调度控制算法和技术，提高系统的运行效率和可靠性三是综合考虑环境保护、土地利用和社会接受度等因素，推动风光互补发电系统的可持续发展。大规模风光互补发电系统具有广阔的发展前景和巨大的潜力，但同时也面临着一些挑战和问题。通过加强基础理论研究、研发智能高效的调度控制算法和技术、综合考虑环境保护和社会接受度等因素，我们可以推动大规模风光互补发电系统的健康、可持续发展，为实现全球能源转型和可持续发展目标做出更大的贡献。八、结论与展望本文深入研究了大规模风光互补发电系统的建模与运行特性，通过理论分析和实证研究，得出了一系列重要结论。在建模方面，我们提出了一种综合考虑风速、光照强度、温度等多因素的风光互补发电系统模型，该模型能够更准确地反映实际系统的运行状态。在运行特性方面，我们研究了风光互补发电系统的出力特性、稳定性、经济性等关键指标，发现风光互补发电系统具有显著的节能减排效果，且能够有效提高电力系统的稳定性和可靠性。我们还对风光互补发电系统的优化调度策略进行了深入研究，提出了一种基于多目标优化的调度方法，实现了系统经济效益和环境效益的最大化。随着可再生能源技术的快速发展和全球能源结构的转型升级，大规模风光互补发电系统在未来的电力系统中将扮演越来越重要的角色。对风光互补发电系统的建模与运行特性进行深入研究具有重要的理论价值和现实意义。未来，我们将继续关注以下几个方面的研究：模型优化：进一步完善风光互补发电系统模型，考虑更多实际运行中的影响因素，提高模型的准确性和适用性。调度策略：研究更加智能、高效的调度策略，实现风光互补发电系统的优化运行，提高系统的稳定性和经济性。储能技术：探索新型储能技术在风光互补发电系统中的应用，解决风光出力不稳定的问题，提高系统的可靠性和可调度。市场机制：研究风光互补发电系统在电力市场中的运营模式和定价机制，推动可再生能源的市场化进程。大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究是一个充满挑战和机遇的领域。我们相信，在不懈的努力和探索下，我们能够为全球能源结构的转型升级和可持续发展作出更大的贡献。参考资料：随着可再生能源的不断发展，风光互补发电系统因其环保、高效、可持续的特点逐渐受到人们的。小型风光互补发电系统在家庭、社区、农村等领域具有广泛的应用前景。本文将探讨小型风光互补发电系统的建模与仿真研究。小型风光互补发电系统主要由风力发电机、太阳能电池板、控制器、蓄电池等组成。该系统利用风能和太阳能两种可再生能源进行电力生成，通过控制器对发电机进行控制，并将电能储存到蓄电池中，以供后续使用。风力发电机的主要组成部分是风轮和发电机。风轮将风能转化为机械能，发电机再将机械能转化为电能。风轮的转速与风速成正比，因此风能转换的机械能也与风速成正比。发电机将机械能转化为电能，其输出电压和电流与转速成正比。太阳能电池板是利用光生伏特效应将太阳能转化为电能的装置。其输出电压和电流与光照强度和温度有关。在建模时，需要考虑这些因素，以准确预测电池板的输出。控制器是整个系统的核心，它负责调节发电机的工作状态，以实现电力的高效生成和储存。控制器的主要功能包括：调节发电机转速以适应风速变化，控制电力储存到蓄电池中的数量，以及在需要时从蓄电池中提取电力。蓄电池是电力储存的关键部分。蓄电池的充电和放电状态取决于系统的需求和发电机的输出。蓄电池的充电率与电流和电压有关，放电率则与负载电阻和电压有关。在进行系统仿真时，需要构建一个数学模型来模拟系统的动态行为。通过改变输入参数（如风速、光照强度、温度等），可以观察系统的输出变化。通过仿真研究，可以优化系统的性能，提高电力生成的效率和稳定性。小型风光互补发电系统是一种环保、高效、可持续的能源供应方式。通过对系统的建模和仿真研究，可以更好地理解其工作原理和性能特点，为系统的优化设计和应用提供理论支持和实践指导。随着科技的不断进步和应用的不断深化，小型风光互补发电系统将在未来发挥更加重要的作用，为人们的生产生活提供更加清洁、高效的能源供应。随着全球能源需求的不断增长，可再生能源的开发和利用逐渐成为研究的热点。风光互补发电系统因其具有清洁、可持续、分布式的特点，而受到广泛。本文将围绕独立运行的风光互补发电系统展开讨论，旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考。独立运行风光互补发电系统研究主要涉及系统设计、设备选择和技术参数等方面。在系统设计方面，应考虑风能和太阳能的互补性、储能装置的设计以及控制系统的优化。设备选择方面，需要选择性能稳定、可靠性高的风力发电机和太阳能电池板。技术参数方面，需要确定系统的额定功率、电压和电流等参数，以保证系统的稳定运行。电池组：电池组是整个系统的核心部分，它由多个电池单体串联和并联组成。根据系统所需的功率和电压等级，选择适当数量的电池单体。光伏电池：光伏电池是太阳能发电的关键部件，其性能直接影响整个系统的发电效率。根据系统所处的地理位置和气候条件，选择合适的光伏电池型号。风力发电机：风力发电机是将风能转化为机械能的装置，再通过变速器和发电机将机械能转化为电能。选择可靠、高效的风力发电机是保证系统稳定运行的关键。储能装置：储能装置用于储存风光互补发电系统多余的电能，以保证系统在无风、无阳光的情况下仍能持续供电。常见的储能装置有蓄电池、超级电容等。控制系统：控制系统主要用于调节风光互补发电系统的功率输出，确保系统稳定运行，同时还能实现能源的高效利用。输出功率测试：通过测量系统的输出电压和电流，计算系统的输出功率。在不同风速和光照强度下，测试系统的输出功率曲线，以评估其性能。转化效率测试：通过测量系统的输入能量（风能、太阳能）和输出能量（电能），计算系统的转化效率。转化效率是评价系统性能的重要指标。稳定性测试：通过长时间运行系统，观察其输出功率和电流的变化情况，以评估系统的稳定性。还需测试系统的保护功能和自适应能力，确保其在异常情况下能自动停机并保护设备不受损坏。独立运行风光互补发电系统具有许多优点，如清洁、可持续、分布式等，使其在许多领域具有广泛的应用前景。例如：离网系统：离网系统是一种不依赖于公共电网的供电方式，具有很高的灵活性和可靠性。独立运行风光互补发电系统可用于为偏远地区、野外营地、军用基地等提供可靠的电力供应。分布式能源：分布式能源系统将能源的产生、存储和使用集成在一个小型系统中，具有高效、节能、环保等优势。独立运行风光互补发电系统可作为分布式能源系统的重要组成部分，为城市、工业区等提供可再生能源解决方案。微电网：微电网是一种由分布式能源、储能装置和负荷组成的自愈型电力系统。独立运行风光互补发电系统可以作为微电网中的主力电源，提高整个微电网的可靠性和稳定性。独立运行风光互补发电系统作为一种清洁、可持续的能源供应方式，具有广泛的应用前景。本文对其进行了详细的研究与设计，通过合理的系统设计、设备选择和技术参数调整，实现了较高的发电效率和稳定性。本文还对系统的性能测试方法和应用前景进行了探讨。随着相关技术的不断进步和完善独立运行风光互补发电系统的优势将进一步凸显，未来有望在更多领域得到广泛应用和发展。今后的研究可以于提高系统的可靠性和降低成本，以推动独立运行风光互补发电系统的普及和应用。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。风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。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。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。在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，主要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量，主要用于系统功率设计。国内进行风光互补发电系统研究的大学，主要有中科院电工研究所、内蒙古大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学等。各科研单位主要在以下几个方面进行研究：风光互补发电系统的优化匹配计算、系统控制等。中科院电工研究所的生物遗传算法的优化匹配和内蒙古大学新能源研究中推出来的小型户用风光互补发电系统匹配的计算即辅助设计，在匹配计算方面有着领先的地位，而合肥工业大学智能控制在互补发电系统的应用也处在前沿水平。据国内有关资料报道，运行的风光互补发电系统有：西藏纳曲乡离格村风光互补发电站、用于气象站的风能太阳能混合发电站、太阳能风能无线电话离转台电源系统、内蒙微型风光互补发电系统等。风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见附图。该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。(1)风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；(2)光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；(3)逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；(4)控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；(5)蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。●利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性；●通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。中国现有9亿人口生活在农村，其中5%左右还未能用上电。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。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。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。基本原理是：太阳能和风能以互补形式通过控制器向蓄电池智能化充电，到晚间根据光线强弱程度自动开启和关闭各类led室外灯具。智能化控制器具有无线传感网络通讯功能，可以和后台计算机实现三遥管理(遥测、遥讯、遥控)。智能化控制器还具有强大的人工智能功能，对整个照明工程实施先进的计算机三遥管理，重点是照明灯具的运行状况巡检及故障和防盗报警。●小区(广义)道路照明工程(小区路灯/庭院灯/草坪灯/地埋灯/壁灯等)。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。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。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。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，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。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不定时抽水蓄能，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偏远地区，并有利于能源开发中的生态环境保护。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。的应用向全社会生动展示了风能、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。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。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。风力发电机是将风力机的机械能转化为电能的设备。风力发电机分为直流发电机和交流发电机。(1)直流发电机。电励磁直流发电机。该类发电机分自励、它励和复励三种形式，小型直流发电系统一般和蓄电池匹配使用，装置容量一般为1000w以下。永磁直流发电机。这种发电机与电励磁式直流发电机相比结构简单，其输出电压随风速变化，需在发电机和负载间增加蓄电池和控制系统，通过调节控制系统占空比来调节输出电压。由于直流发电机构造复杂、价格昂贵，而且直流发电机带有换向器和整流子，一旦出现故障，维护十分麻烦，因此在实际应用中此类风力发电机较少采用。(2)交流发电机。交流发电机分：同步发电机和异步发电机。同步发电机在同步转速时工作，同步转速是由同步发电机的极数和频率共同决定，而异步发电机则是以略高于同步发电机的转速工作。主要有无刷爪极自励发电机、整流自励交流发电机、感应发电机和永磁发电机等。在小型风力发电系统中主要使用三相永磁同步发电机。三相永磁同步发电机一般体积较小、效率较高、而且价格便宜。永磁同步发电机的定子结构与一般同步电机相同，转子采用永磁结构，由于没有励磁绕组，不消耗励磁功率，因而有较高的效率。由于永磁同步发电机省去了换向装置和电刷，可靠性高，定子铁耗和机械损耗相对较小，使用寿命长。光伏电池是直接将太阳能转换为电能的器件，其工作原理是：当太阳光辐射到光伏电池的表面时，光子会冲击光伏电池内部的价电子，当价电子获得大于禁带宽度eg的能量，价电子就会冲出共价键的约束从价带激发到导带，产生大量非平衡状态的电子-空穴对。被激发的电子和空穴经自由碰撞后，在光伏电池半导体中复合达到平衡。蓄电池作为风光互补发电系统的储能设备，在整个发电系统中起着非常重要的作用。由于自然风和光照是不稳定的，在风力、光照过剩的情况下，存储负载供电多余的电能，在风力、光照欠佳时，储能设备蓄电池可以作为负载的供电电源;蓄电池具有滤波作用，能使发电系统更加平稳的输出电能给负载;风力发电和光伏发电很容易受到气候、环境的影响，发出的电量在不同时刻是不同的，也有很大差别。作为它们之间的“中枢”，蓄电池可以将它们很好的连接起来，可以将太阳能和风能综合起来，实现二者之间的互补作用。常用蓄电池主要有铅酸蓄电池、碱性镍蓄电池和镉镍蓄电池。随着电储能技术的不断发展，产生了越来越多新的储能方式，如超导储能、超级电容储能、燃料电池等。由于造价便宜、使用简单、维修方便、原材料丰富，而且在技术上不断取得进步和完善，因此在小型风力发电及光伏发电中铅酸蓄电池已得到广泛的应用。本文设计的智能型风光互补发电系统采用铅酸蓄电池作为储能设备。风力资源还是太阳能资源都是不确定的，由于资源的不确定性，风力发电和太阳发电系统发出的电具有不平衡性，不能直接用来给负载供电。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起来。风光互补控制器由主电路板和控制电路板两部分组成。主电路板主要包括不控整流器、dc/dc变换器、防反充二极管等。控制电路板中的控制芯片为pic16f877a单片机，它负责整个系统的控制工作，是控制核心部分，其外围电路包括电压、电流采样电路，功率管驱动电路，保护电路，通讯电路，辅助电源电路等。风力发电机输出的三相交流电接u、v、w，经三相不控整流器整流和电容c0稳压后给蓄电池充电。sp、sn分别为太阳能电池板的正、负极接线端子，d1为防反充二极管，其作用是防止蓄电池电压和风力发电机的整流电压对太阳能电池阵列反向灌充，确保太阳能电池的单向导电性。r0是风力发电机的卸荷电阻，当风速过高时，风力发电机输出电压大于蓄电池过充电压，单片机输出脉冲(pwm)来控制q3开通，使多余的能量被消耗在卸荷电阻上，从而保护蓄电池。二极管d2和保险丝f1是为了防止蓄电池接反，当蓄电池接反时，蓄电池通过d2与f1构成短路回路，烧毁保险丝而切断电路，从而保护控制器和蓄电池。主电路中间部分是两个输出并